ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ

Полезная модель относится к литейному производству, а именно к центробежному литью сложнопрофильных фасонных отливок из химически активных титановых и любых других сплавов.
Известна литниковая система (Патент РФ №2402403, В22С 9/08, B22D 13/10, опубл. 27.10.10), содержащая металлоприемник с приемной полостью и вертикальным каналом, переходящим в горизонтальный канал по радиусу R. Вертикальный канал выполнен в виде насадка конфузорного или коноидального типа, присоединенного к основанию приемной полости. Угол конусности конфузора составляет не более 30°. Отношение радиуса кривизны R канала к его диаметру d составляет не менее 2,0. Степень сужения насадка h=D/d-1,5-3,0, где D - диаметр приемной полости. Этот металлоприемник позволяет повысить пропускную способность литниковой системы и скорость течения расплава.
Недостатком аналога является то, что при малой конструктивной высоте его металлоприемника и, следовательно, малом статическом и динамическом напоре металла, скорость расплава на входе в конфузорный насадок будет невелика. Поэтому повышения пропускной способности литниковой системы, в данном случае, можно достичь только за счет увеличения поперечных сечений каналов. Так, например, при получении центробежным методом крупногабаритных отливок из титановых сплавов общей массой заливаемого металла до 450-500 кг, должна быть обеспечена производительность литниковой системы 50-80 кг/с и более. Это потребует, в силу указанного выше недостатка аналога, увеличения диаметра металлоприемника и сопряженного с ним криволинейного канала, до конструктивно неприемлемых значений.
В конструкции другой литниковой системы (А.с. СССР №969445, МКИ B22D 13/10, опубл. 30.10.82.) металлоприемник для центробежного литья имеет приемную полость, конусный рассекатель и горизонтальные каналы в донной части. Для соединения приемной полости с выходными отверстиями предусмотрены вертикальные каналы, которые переходят из вертикального положения в горизонтальное с радиусом перехода, определяемым по формуле:
,
где D - внешний диаметр металлоприемника;
0
d - диаметр основания конуса рассекателя;
к
d - диаметр канала.
Недостатком данного металлоприемника является то, что он не позволяет полностью устранить инерционное скольжение и отжим металла к стенке приемной полости, что отрицательно влияет на расходные характеристики литниковой системы.
Наиболее близким техническим решением является литниковая система (А.с. СССР №1003996, В22С 9/08, опубл. 15.03.83) с вертикальной осью вращения, содержащая центральный стояк, радиальный металлопровод, коллектор с переменным сечением, выполненный на участке между двумя соседними радиальными литниками, расширяющимся по направлению вращения, причем площадь большего сечения коллектора составляет 1,2-1,8 площади малого сечения.
Недостаток описанной литниковой системы- потери напора в центральном стояке большого диаметра при изменении направления движения потока на 90° (с вертикального на горизонтальное) и проскальзывание металла в центральном стояке при вращении формы. Другим недостатком этой литниковой системы является то, что даже незначительное смещение падающей струи относительно оси центрального стояка приводит, к нарушению равномерности заполнения радиальных металлопроводов, а затем и форм, расплавом и, как следствие, ухудшению качества отливок.
Эти недостатки еще сильнее проявляются при изготовлении крупногабаритных массивных отливок на плавильных установках большой мощности, когда расстояние от выпускного лотка до дна приемного устройства (высота падения металла) может достигать 1,0 м и более.
Задача полезной модели - снижение потерь напора в литниковой системе.
Технический результат- повышение расходных характеристик при заливке металла и равномерности подачи металла в радиальные металлопроводы, улучшение качества отливок.
o
ст
ст
в
Технический результат достигается применением литниковой системы с вертикальной осью вращения, содержащей центральный стояк, радиальный металлопровод, коллектор с переменным сечением, выполненный на участках между двумя соседними радиальными металлопроводами, расширяющийся по направлению вращения, причем площадь большего сечения коллектора составляет 1,2-1,8 площади малого сечения, в которой, согласно полезной модели, к основанию центрального стояка примыкают две ветви радиального металлопровода с криволинейными начальными участками, причем каждая из них имеет в верхней части, на входе в радиальный металлопровод, сечение полукруга с диаметром d, равным 1,2-1,3 диаметра центрального стояка d; в нижней части, на выходе из криволинейного участка радиального металлопровода,- круг диаметром d, равным 0,4-0,6 диаметра центрального стояка d, а радиус R кривизны ветви составляет 3-5 диаметра d нижней части радиального металлопровода.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено общий вид литниковой системы с двумя радиальными металлопроводами.
Литниковая система содержит центральный стояк 1, в основании которого расположен рассекатель 2. Рассекатель распределяет жидкий металл по двум металлопроводам 3 с криволинейными начальными участками, которые обеспечивают плавное, практически по круговой траектории, изменение направления движения потока с вертикального на горизонтальный.
Литниковая система работает следующим образом.
Жидкий металл, вытекающий из отверстия лотка центробежной плавильной установки попадает через воронку в центральный стояк 1 формы, вращающейся с заданной скоростью. Поперечное сечение выпускного отверстия лотка определяется с учетом действительного напора металла в лотке и требуемого, для качественной заливки формы, объемного расхода металла. Диаметр центрального стояка на стыке с воронкой выбирают на 1-1,5 см больше диаметра струи металла из лотка, чем предупреждается ее торможение и разбрызгивание при ударе о воронку и, благодаря этому, обеспечивается сохранение напора расплава.
В основании центрального стояка поток с помощью рассекателя 2 равномерно распределяется по двум радиальным металлопроводам 3. Войдя в устье радиального металлопровода практически параллельно оси центрального стояка, далее в криволинейном канале с радиусом кривизны, равным 3-5 диаметра d нижней части радиального металлопровода, поток металла плавно, практически по круговой траектории, изменяет направление течения с вертикального на горизонтальный, т.е. на 90°.
Такая конструкция металлоприемника и начального криволинейного участка радиального металлопровода позволяет устранить эффект проскальзывания и уменьшить потери напора металла, благодаря чему коэффициент расхода повышается в 1,5-2 раза, достигая численных значений 0,6-0,9 ед.
Скорость металла во входном отверстии радиального металлопровода, в данном случае, зависит преимущественно от динамического и статического напоров расплава, определяемых высотой его падения и уровнем металла в центральном стояке. Влияние же центробежного давления на динамику течения металла на входе в радиальный металлопровод, из-за относительно малого диаметра центрального стояка, невелико. Значение этого фактора, по мере движения расплава по радиальному металлопроводу возрастает, а при
больших расстояниях от оси вращения его роль в формировании скоростных параметров потока вообще становится определяющим.
Таким образом, сочетание статического, динамического и центробежного напоров и устранение проскальзывания металла в предлагаемой литниковой системе, равномерное распределение расплава по радиальным металлопроводам, позволяет улучшить ее расходные характеристики и обеспечить требуемую интенсивность и равномерность заполнения формообразующих полостей, и улучшение качества отливок.