Для чего служит выпор в литейной форме
Разновидности литниковых систем
Шлакоуловители служат для задержания шлака и других неметаллических включений, могущих оказаться в расплаве, например оксидных плен, частиц формовочного материала и огнеупорной облицовки (футеровки) ковша.
Улавливание шлака может происходить и в коллекторе, если он быстро заполняется металлом и имеет достаточную протяженность, чтобы частицы шлака успели всплыть в верхнюю часть его до попадания в питатель. Это наиболее вероятно при малых скоростях движения расплава в коллекторе, в случае литья тяжелых сплавов (чугуна, стали, латуней и бронз), когда значительно более легкие неметаллические включения быстро всплывают.
При литье легких сплавов (алюминиевых, магниевых) это обычно не происходит и коллектор выполняет только роль канала, подводящего расплав к питателям в горизонтальной плоскости. Поэтому для надежного задержания шлаков и других неметаллических включений при изготовлении отливок из любых литейных сплавов в литниковой системе выполняют различные специальные шлакоулавливающие устройства, некоторые конструкции которых показаны на рис. 1.9. Ранее были показаны устройства, способствующие задержанию шлаков в литниковой чаше (см. рис. 1.7) ив конце стояка, перед литниковым ходом (см. рис. 1.5; 1.8, а).
Рис. 1.9. Шлакоуловители в литниковых системах различной конструкции:
а — литниковая система с шлакоулавливающими бобышками, б — схема центробежного шлакоуловителя, в — схема шлакоуловителя с рожковым литниковым ходом и шлаковыпором. г — двусторонняя литниковая система с фильтрующей сеткой, шлакоуловителями и закрытыми отводными прибылями (питающими бобышками); 1 — стояк. 2 — литниковый ход (коллектор), 3 — шлакоулавливающие бобышки, 4 — рожковый литниковый ход, 5 — шлаковыпор, 6 — надсеточный шлакоуловитель, 7 — фильтрующая сетка из стержневой смеси, 8 — подсеточный металлоприемник, 9 — промежуточный шлакоуловитель, 10 — литниковые ходы, 11 — закрытые отводные прибыли (питающие бобышки), 12 — питатели
Литниковые дроссели — местные сужения в литниковой системе в виде вертикальных щелевидных каналов, используются для регулирования скорости движения расплава и заполнения формы (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Литниковая система с дросселем:
1 — стояк, 2 — металлоприемник, 3 — дроссель, 4 — расширяющаяся часть дросселя, 5 — литниковый ход ведущий к питателям
Питатели — каналы, служащие для непосредственного подвода металла в рабочую полость формы. Обычно питатели представляют собой прямые каналы трапециевидного сечения и располагаются между литниковым ходом или шлакоуловителем и отливкой. Наиболее характерно расположение питателей под литниковым ходом (рис. 1.11) или в нижней части его (см. рис. 1.15,6), что затрудняет попадание шлака в полость формы. Применяют также питатели специальной конструкции: рожковые, вертикально-щелевые (рис. 1.12) и др.
Рис. 1.11. Литниковая система с подводом металла в среднюю часть отливки, сбоку: 1 — литниковая чаша, 2 — стояк, 3 — металлоприемник (зумпф), 4 — литниковый ход (коллектор), 5 — питатели, 6 — отливка. 7 — выпоры-прибыли
Рис. 1.12. Подвод металла через вертикально-щелевую литниковую систему: 1 — литниковая чаша, 2 — змеевидный стояк, 3 — фильтрующая сетка, 4 — металлоприемник, 5 — литниковый ход, 6 — обратный стояк (колодец), 7 — вертикальный щелевой питатель, 8 — прибыли, 9 — отливка
Выпоры — элементы литниковой системы для вывода воздуха и газов из полости формы и контроля заполнения ее расплавленным металлом. В ряде случаев выпоры служат и для питания отливки металлом при ее затвердевании, т, е. выполняют роль прибыли (см. рис. 1.11). В соответствии с назначением выпоры представляют собой открытые сверху вертикальные или наклонные каналы обычно круглого, овального или прямоугольного сечения, устанавливаемые над наиболее возвышенными и удаленными от места подвода металла частями формы либо примыкающими к ним сбоку (см. рис. 1.5; 1.13).
Рис. 1.13. Верхняя литниковая система с отводным (боковым) выпором:
1 — литниковая воронка, 2 — стояк, 3 — металлоприемник, 4 — коллектор, 5 — питатели, 6 — отливка, 7 — отводной (боковой) выпор
Выпор
Смотреть что такое «Выпор» в других словарях:
ВЫПОР — ВЫПОР, выпора, муж. (тех.). Отверстие, служащее для выхода воздуха из формы при литье. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
выпор — сущ., кол во синонимов: 3 • вздутие (24) • горб (15) • канал (68) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов
выпор — Элемент литниковой системы или полости литейной формы для вывода газов, наблюдения за заполнением литейной формы и для питания при усадке затвердевающей отливки жидким металлом. [ГОСТ 18169 86] Тематики оборудование для литья … Справочник технического переводчика
Выпор — элемент литниковой системы для вывода газов из формы, контроля заполнения формы расплавленным металлом и питания отливки при ее затвердевании. Для предупреждения образования усадочных раковин под выпором, установленном на массивных частях отливки … Энциклопедический словарь по металлургии
ВЫПОР — элемент литниковой системы для вывода газов из формы, контроля заполнения формы расплавленным металлом и питания отливки при ее затвердевании. Для предупреждения образования усадочных раковин под выпором, установленного на массивных частях… … Металлургический словарь
Выпор — м. Вертикальный канал в литейной форме, служащий обычно для удаления из неё газов или избытка металла во время заливки. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
выпор — выпор, выпоры, выпора, выпоров, выпору, выпорам, выпор, выпоры, выпором, выпорами, выпоре, выпорах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов
ВЫПОР — верток. канал, соединённый с литниковой системой; расположен в верх. части литейной формы и предназначен для выхода воздуха и газов при заполнении формы жидким металлом, контроля заполнения формы, а также для питания отливки металлом во время её… … Большой энциклопедический политехнический словарь
выпор — в ыпор, а (тех.) … Русский орфографический словарь
Питающие элементы литьевых форм. Прибыль. Выпор. Холодильники.
Питающие элементы. Они обеспечивают питание отливки жидким металлом в процессе ее затвердевания. К ним относят прибыли и выпоры.
— элемент литниковой системы, предназначенный для компенсации усадки металла при затвердевании отливки. Чаще всего прибыли используют при производстве отливок из сплавов с большой усадкой (сталь, высокопрочный чугун, алюминиевые сплавы и др.). Прибыль в форме выполняют в виде полости — резервуара для расплава, который затвердевает в нем в последнюю очередь. Прибыль должна быть массивнее питаемого узла (или стенки) отливки; при этом усадочная раковина образуется в прибыли, а отливка будет плотной. Пример расположения прибылей в форме изображен на рис. 34.
Рис. 34. Пример изготовления прибылей литьевых форм:
1 — полость для прибыли
— вертикальный канал в верхней полуформе, соединяющий полость формы с атмосферой. Назначение выпора — выведение газов из формы, контроль заполнения формы, перепускание расплава, местное питание отливки в процессе ее затвердевания.
Модель выпора устанавливают при формовке на самом высоком месте модели. Количество выпоров зависит от размеров и конфигурации отливки. В форме для крупных отливок устанавливают два и более выпоров. Для протяженных плоских отливок применяют отводной выпор, который устанавливают в противоположном от питателей конце формы.
Не рекомендуется ставить выпор на массивных частях отливки, так как, затвердевая первым, он будет питаться за счет отливки, в которой при этом может образоваться усадочная раковина. Перепускание расплава через выпор доливанием в чашу приводит к удалению загрязнений и уплотнению отливки. Перепускать надо достаточно большой объем расплава, иначе загрязнения соберутся под выпором. В мелких формах выпор не устанавливают, так как газы могут свободно удаляться и через достаточно тонкий слой формовочной смеси, и зазоры по плоскости разъема.
Холодильники. Их применяют для увеличения скорости охлаждения отливки в ее массивных частях и выравнивания скорости охлаждения толстых и тонких стенок. Применение холодильников способствует повышению плотности металла отливки в месте его установки, а также создает в ряде случаев направленное затвердевание в отливке.
Различают внешние и внутренние холодильники (по отношению к отливке). Примеры установки в форме внешних холодильников представлены на рис. 35.
Рис. 35. Внешние холодильники литейных форм:
а — под фланцем отливки, б — под полкой, в — сбоку массивного узла, г — в углу, д—в углах Т-образной стенки, е—сверху Т-образной стенки, ж — комбинированный
Наружные холодильники, как правило, вклеивают в форму, для этого используют клеи на основе жидкого стекла. Эффективность внешних холодильников ниже, чем внутренних, но применяют их чаще, так как они не нарушают сплошности металла в отливке. Примеры различного исполнения внутренних холодильников приведены на рис. 36.
Рис. 36. Внутренние холодильники литьевых форм: а, б — шпильки, в — проволочная спираль, г — металлическая пластина
Непременным условием применения внутренних холодильников является их полное расплавление. При изготовлении крупных отливок (рис. 37) в качестве xoлодильников используют металлические прутья, подвешиваемые в полости формы на перекладине. Это позволяет ускорить охлаждение массивной отливки, повысить плотность металла во всем объеме отливки и особенно в зоне установки внутренних холодильников.
Рис. 37. Внутренние холодильники в крупной отливке:
1 — металлические прутья (холодильники), 2 — прибыль, 3 — металлические перекладины
Литниковая система: назначение, элементы, виды
Производство отливок позволяет значительно сократить трудозатраты на обработку деталей, снятие лишнего материала. Литниковая система служит для транспортировки расплава с ковша в форму. Она равномерно заполняет пустоты, гарантирует кристаллизацию металла без образования напряжений. Литниковая система представляет собой сложную конструкцию каналов, регулирующих скорость движения и давление расплава. Она своей конфигурацией способствует всплыванию шлака в прибыль.
При извлечении отливки из формовочной смеси, ЛС выглядит грубо. Создается впечатление лишнего металла вокруг детали. На самом деле через детали литниковой питающей системы в процессе заливки выводится воздух и отделяется шлак, подпитывается металлом усадка при охлаждении. ЛПС регулирует давление для заполнения всех элементов заготовки. В результате правильного расчета, структура полученной отливки плотная и равномерная по всему сечению.
Назначение системы
Транспортировка жидкого расплава без разрушения стенок, равномерное заполнение полости формы с постоянной скоростью считают назначением литниковой системы. Одновременно лабиринт ходов из стояков, питателей и прибылей:
Форма деталей литниковой системы препятствуют контакту поверхности остывающей отливки с воздухом, обеспечивает равномерное охлаждение без переходных зон и мест быстрой кристаллизации.
Литейное производство включает в себя создание контуров изготавливаемых деталей с необходимыми технологическими уклонами и допусками на обработку. После этого в прессформах делается система питания – ЛПС. Она рассчитывается с учетом равномерного заполнения всей пустоты исходя из формы будущей детали и толщины ее стенок.
Расположение и тип литниковой системы подбирается исходя из конфигурации заготовки, ее размеров. Металл должен заполнить все пространство равномерно, с одинаковой скоростью, не разрушив внутренние стенки прессформы.
Основные элементы
Литниковая система представляет собой сложную конструкцию с несколькими элементами. Каждая деталь выполняет свою роль и убрать ее невозможно.
К элементам литниковой системы относятся:
Жидкий металл попадает с ковша в чашу – конусообразную перевернутую воронку. В широкую наружную часть конуса попасть струей жидкого металла проще, чем в узкий канал. Одновременно воздух, сопровождающий струю, выдавливается вверх и внутрь не попадает. Литниковая чаша применяется во всех конструкциях заливных систем. Размер конуса выбирается по размерам отливки, ее весу. Наружным конусом регулируется скорость движения расплава по литниковой системе и время заливки.
Тяжелая жидкость устремляется вниз по узкому стояку, уменьшая скорость движения. Независимо от направления конуса, сечение стояка значительно меньше, чем воронки.
Под стояком имеется небольшое конусное расширение и углубление – зумпф, предотвращающий разбрызгивание. В нем собирается жидкий металл и гасит энергию струи по аналогии водоема под водопадом. Если струя будет падать на твердую поверхность формы, то она ее разобьет. Мелкие брызги быстро застынут, образовав раковины и несплошности в общей массе материала.
С зумпфа жидкость течет снизу вверх, перетекая в литниковый ход и подталкивая шлаки к всплытию. Это позволяет сократить длину ходов, рационально использовать металл.
Литниковые хода всегда делаются в плоскости разъема. Они имеют трапецеидальное сечение и делят общий поток на несколько, распределяя его по питателям равномерно, по всей длине.
В ЛПС питатели последние из ее элементов. Они распределены по всей площади разъема и равномерно заполняют пустоту будущей отливки.
Кроме питательной системы в верней части детали устанавливаются: прибыль и выпор. Первая служит для скопления шлака и подпитки усадки. При охлаждении деталь уменьшается в размерах, проседает, и металл с прибыли восполняет уровень. Количество прибылей зависит от конфигурации и площади отливки. Например, заливается маховик. Его ось располагают вертикально. Над ступицей устанавливают одну прибыль, если деталь до 0,5 тонны. При больших размерах конусы для шлака делаются и по ободу.
Через расположенный в верхней части формы выпор наружу выходят газы, которые все же попали внутрь формы и поднялись вверх. Допускается совмещать выпор с центральной прибылью.
После полного охлаждения, деталь выбивают из формы, и производится обрубка – автогеном или отбойным молотком обрезаются все питатели и прибыля. Длина оставшегося участка зависит от марки стали. У высоколегированных сталей он составляет 80–150 мм и окончательно удаляется механообработкой после отжига. Высоколегированные стали и чугун отжигаются вместе с литниковой системой или только прибылями, только после этого производится обрубка. Термообработка делается сразу, после извлечения отливки из смеси, для снятия напряжений и уменьшения твердости.
Методы расчета литниковой системы основаны на быстроте полного заполнения формы. Они определяют в первую очередь сечение питателей, их количество. В основе расчетов гидравлические формулы и высота стояков, создающих давление. Для чугуна и сталей разных сортов соотношение площадей питателей, прибылей и стояков разная, основана на жидкотекучести материала, толщины стенок. Кроме этого в формулу вводят поправочный коэффициент, значение которого зависит от веса отливки.
Типы систем
Тип ЛПС определяется как оптимальный вариант между быстрым и равномерным заполнением формы и минимальными потерями металла в каналах. Используют различные виды систем.
Во многом конструкция зависит от марки материала. Для небольших деталей из цветных металлов и чугуна до 20 кг, производится литье в прессформу под давлением. Принцип ее заключается в заполнении первой части формы жидким металлом, затем быстрое, под высоким давлением, запрессовывание расплава во вторую половину, представляющую собой непосредственно форму детали. Быстрая кристаллизация с помощью системы охлаждения и через несколько секунд отливка извлекается.
Разрушающий метод – литье алюминия в песок по выплавляемым моделям, позволяет выплавлять сложные по конфигурации изделия.
Особенность заключается в создании из воска или другого легкоплавкого материала точной копии детали и помещение ее в песок с одним питательным каналом. Заливка производится вертикально, без потерь на металл в ЛПС. Отличается большим количеством выпоров, через которые выходит газ от сгоревшей модели.
Для изделий из стали и чугуна, весом более 50 кг, в основном используется горизонтальная литниковая система, более удобная конструкция для совмещения с разъемами. Вертикальная конструкция питателей подходит для цветных сплавов и металлов с высокой температурой плавления, которые заливаются. На типы литниковых систем и расчеты влияют характеристики детали:
Типы литниковых конструкций различают по направлению заливки: вертикальные для низких деталей с большой площадью, и горизонтальные, если высота отливки больше ширины.
По способу подвода
В ЛПС могут подаваться расплавы на разных уровнях:
По способу расположения питателей различают типы ЛПС.
Верхняя
При верхней системе питатели стоят на одном уровне с литниками. Используется такой способ чаще всего для получения тонкостенных отливок из чугуна. Металл заливается сверху. При сложной конфигурации перетекает по нижним перемычкам на другую от чаши и стояка сторону формы. Чтобы заполнение осуществлялось быстро, при тонких перемычках со стороны стояка делается утолщение в форме. При обработке на станке оно удаляется.
Верхняя система литников наиболее простая в исполнении, характеризуется быстрым прямым заполнением формы металлом. Она приводит к равномерной кристаллизации и минимальным расходом материала для заполнения подводящих каналов. При выбивке отливка легко освобождается от формовочной смеси.
Характерным недостатком является каскадный сброс жидкого металла. Это приводит к захвату воздуха и перемешиванию металла со шлаком. В результате активного течения образуется пена. Шлак задерживается в коллекторе, не выходя в литник. Расплав падает в форму с большой высоты и зумпф не спасает от разрушения стенок, дна формы и стержней горячей струей. Образуются брызги.
Недостатки верхней литниковой системы устраняются кантовкой или наклоном формы. Применяется заливка сверху для деталей высотой менее 100 мм.
Для тонкостенных полых деталей применяется дождевая система – разновидность верхней. Питатели устанавливаются по периметру сверху и равномерно заполняют отливку. Кристаллизация происходит снизу вверх, усадка материала компенсируется непосредственно из питателей. Дождевую систему при заливке массивных деталей совмещают с литниками.
Нижняя
Расплавленный металл подается питателями в нижнюю часть формы. Давление создается за счет высоко расположенной чаши и длинных стояков с обратным конусом – заужены к низу. Заполнение формы снизу происходит равномерно, без окисления и вспенивания. Неметаллические включения задерживаются, не попадая в основной металл. Поступая снизу, по литниковым каналам, расплав вытесняет в прибыля воздух, газы, шлак.
Недостаток литниковой конструкции в перегреве нижней части формы и большой усадке при кристаллизации. Особенно заметно это на цветных металлах, их сплавах, чугуне. Усадочные раковины могут опускаться в основное тело детали. в высоколегированных сталях образуются переходные зоны напряжений при перегреве нижней части и быстром охлаждении верхней.
В расчет литниковой системы для алюминия с его высокой теплопроводностью, входит система охлаждения и дополнительный металл для компенсации усадки, увеличенная высота литников и питателей.
Боковая
Удобная в выполнении литниковая система. Ее детали большей частью расположены в плоскости разъема. Расплав заполняет снизу верхнюю часть отливки и сверху перетекает вниз. Стенки не разрушаются, пена не образуется. Заполнение происходит плавно, спокойно по всей ширине пустоты.
Разновидностью боковой заливки является вертикально-щелевая литниковая система, используемая для изготовления деталей большой высоты. В ней питатели расположены сбоку, вдоль оси детали вертикально. Система подходит для отливки с переменным сечением, тонкими стенками и резкими переходами. Расплав вводится спокойно, хорошо заполняет форму. Шлаки и частицы песчаной смеси отделяются в коллекторе. Процесс кристаллизации протекает равномерно, снизу вверх.
Слабым местом вертикально-щелевой конструкции является вспенивание горячей жидкости в начальный момент заливки. В местах рядом с питателями может возникнуть перегрев и усадка металла. Вертикально-щелевую литниковую систему сложно выполнять, выбивать из формы и удалять.
Ярусная
Большие детали заполняются одновременно двумя и больше линиями питателей. Их располагают горизонтально или вертикально в плоскости разъема, увеличив количество секций формы. Металл течет в форму снизу и сверху, равномерно заполняя большой объем. Процесс кристаллизации происходит по всему объему.
Если расположена горизонтально система ярусная, расчет производится с поправочными коэффициентами, учитывающими более быстрое заполнение пустоты через нижние литниковые питатели с большим давлением. Выравнивание скорости движения расплава производится уменьшением сечения нижних питателей.
При ярусной литниковой системе заливки происходит равномерное поступление металла в разных плоскостях. Уменьшается риск создания переходных зон при кристаллизации. Усадка происходит медленно, с восполнением пустот расплавом.
Для высоких деталей питатели располагают в 2 линии вертикально. Металл подается через стояки снизу. Заполнение равномерное и спокойное, без захвата воздуха. Газы и шлак поднимаются вместе с основным металлом вверх, заполняя прибыля.
Комбинированная
Соединение в одну конструкцию нескольких типов литниковых конструкций позволяет компенсировать недостатки одних достоинствами других. Такие системы создаются при отливе деталей с большой массой и сложной конфигурацией в песчаные формы. Если деталь имеет поперечное сечение по краям больше, чем в середине, питатели подводятся к линиям наибольших размеров. В результате происходит заполнение наибольших по массе элементов. Затем заливается середина. Кристаллизация начинается по периметру одновременно во всех частях отливки.
Сложные конфигурации требуют одновременного поступления расплава во все элементы, соединенные тонкими перегородками. Комбинирование литниковых конструкций позволяет поступать металлу одновременно во все места.
Расплав подается в комбинированных системах по стояку вниз и по литниковым ходам поднимается вверх. Происходит плавное наполнение полости из нескольких точек.
По гидродинамическому признаку
Процесс кристаллизации и выделение шлаков зависит от скорости заполнения отливки жидким расплавом. Ее регулируют через скорость заливки размер сечения элементов литниковой системы. Горячий металл должен заполнить форму полностью до начала процесса кристаллизации. Одновременно нельзя заливать слишком быстро, чтобы не допустить перегрев стенок в месте поступления расплава из литниковых питателей. В основе расчета гидродинамические формулы ламинарного течения густой жидкости и «диаграмма состояния железо-углерод» в зависимости от температуры.
Сужающиеся
В сужающихся литниковых системах конусы направлены узким концом в сторону полости в форме. Металл на каждом элементе увеличивает свою скорость движения и давление. Расчет литниковой системы определяет оптимальное сечения питателей. Большая скорость движения расплава приводит к быстрому заполнению всех элементов с малым сечением и отделению шлака.
Падение с большим напором металла приводит к размыву стенок и разбрызгиванию. При этом жидкий металл захватывает воздух, окисляется.
Сужающиеся системы применимы для материалов с высокой жидкотекучестью и малой теплоотдачей.
Они должны заполнить все полости. Газы и шлак поднимаются вверх до образования затвердевшей корки на поверхности.
Сужающиеся системы применяют в основном при отливке деталей больших размеров и чугунных чушек.
Расширяющиеся
В расширяющихся литниковых системах конусы всех элементов расширяются по ходу движения расплава. Металл вливается в полость формы спокойно, без разбрызгивания и окисления. Применяются расширяющиеся питатели для стальных отливок всех размеров, при литье алюминия, бронзы, цветных сплавов.
Чем меньше деталь по весу, тем проще литниковая система. Для больших отливок с большим количеством переходов устанавливают ярусные и комбинированные системы литниковых ходов. Конструкцию упрощают совмещением ее элементов. Например, выпор и прибыль, заливка через шлакосборники.