Материаловед

Литниковая система – это совокупность каналов, через которые расплавленный металл попадает в полость формы. Она должна обеспечить правильное распределение металла в полости формы, не допустив проникновения инородных тел (шлака, огнеупора), разрушения формы, а также завихрения и разбрызгивания металла. Литниковая система, кроме того, должна способствовать созданию такого теплового режима в форме и отливке, при котором в процессе затвердевания и охлаждения металла не развивались бы дефекты усадочного происхождения. Литниковая система состоит из следующих основных элементов (рис. 3.11): литниковая чаша (воронка), стояк, распределительный канал (шлакоуловитель), литники (питатели).

Рис. 3.11. Литниковая система: 1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – распределительный канал; 4 – литники

Литниковая чаша направляет металл, заливаемый из ковша, в литниковую систему, гасит энергию струи, поддерживает постоянный уровень металла при заполнении формы и задерживает посторонние включения (оксиды, шлак, песок), принесенные потоком металла из заливочного ковша. Литниковые чаши применяют при литье чугуна и цветных металлов, заливаемых из поворотных ковшей. При литье стали, заливаемой из стопорного ковша, применяются литниковые воронки. В воронках не отделяется шлак, но металл охлаждается меньше. Стояк предназначен для подвода металла из литниковой чаши или воронки в нижние части формы. В основании стояка имеется чашечка–зумпф, гасящая удар струи и препятствующая размыванию формы. Вертикальный стояк, как правило, соединяется с горизонтальным каналом, назначение которого – подвести металл к различным местам отливки. Этот канал называют распределительным каналом или литниковым ходом, при литье чугуна этот же канал может называться шлакоуловителем, а при литье цветных металлов – коллектором. Литники (питатели) – это последний элемент литниковой системы. Они предназначены для подвода металла непосредственно в полость формы.

Различают несколько характерных способов подвода литников.

При сифонной заливке литники подводят к нижней части отливки (рис. 3.12, а). Сифонная заливка обеспечивает спокойное заполнение полости формы без разбрызгивания. Однако пока расплав достигает верхней части формы, он успевает остыть, что ухудшает питание отливки из прибылей и может привести к появлению раковин в отливке.

При заливке сверху через литник, подведенный к верхней части отливки (рис. 3.12, б), форма заполняется в направлении, противоположном направлению выхода газов, вследствие чего часть газов может попасть в отливку. Кроме того, расплав, падая на дно формы, разбрызгивается, сильнее окисляется и может размыть форму в местах падения. Преимуществом заливки сверху является поступление самого горячего металла в верхнюю часть отливки и в прибыль.

При заливке в середину отливки литники подводят к середине отливки, на уровне ½ ее высоты (рис. 3.12, в). В этом случае нижняя часть заполняется, как при заливке сверху, а верхняя, как при заливке снизу.

Практикуется и заполнение литейной формы через несколько литников. Например, используется расширяющаяся ступенчатая литниковая система (рис. 3.12, г), суммарная площадь поперечного сечения литников которой больше площади поперечного сечения стояка, благодаря чему жидкий металл, поднявшись до среднего уровня, вновь поступает в стояк. Возникает циркуляция, показанная стрелками.

Обратное движение имеет место, если ступенчатая система сужающаяся (рис. 3.12, д).

Ступенчатая литниковая система может быть разделена на несколько отдельных стояков (рис. 3.12, е), заполнение которых происходит в соответствующем порядке.

Сифонная заливка металла через ступенчатую литниковую систему (рис. 3.12, ж) обеспечивает благоприятное распределение температуры в отливке.

Рис. 3.12. Подвод металла к отливке: а – сифонная заливка; б – заливка сверху; в – заливка в середину отливки; г – ступенчатая расширяющаяся литниковая система; д – ступенчатая сужающаяся литниковая система; е – заливка через несколько самостоятельных литников; ж – сифонная ступенчатая литниковая система