Презентация_Литниковые_системы_под_напором_стояка_90_мин

1.

ЗАНЯТИЕ 90 МИНУТ
Литниковые системы
для заливки форм
под напором стояка
Назначение • конструктивные элементы • материалы
• последовательность изготовления • контроль
СПО · литейное производство

2.

Структура занятия
План урока: 2 академических часа (90 минут)
Организационн
ый момент
Актуализация
Новый материал
Закрепление
Рефлексия
5 мин
10 мин
40 мин
25 мин
10 мин
Логика занятия
Вспомнить основы проектирования литейной технологии → понять, как стояк создаёт напор → разобрать элементы
литниковой системы → проследить технологию изготовления → применить требования к учебному фрагменту
технологической карты.
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
2

3.

Цель и проблемный вопрос
К концу занятия студент сможет
• объяснить, за счёт чего возникает
напор в стояке;
• назвать назначение основных
элементов;
• различать схемы подвода металла;
• описать изготовление литниковых
каналов в песчаной форме;
• выполнить контроль готовой
системы перед заливкой.
ПРОБЛЕМНЫЙ ВОПРОС
Как обеспечить получение
годной отливки при изготовлении
и контроле литниковой системы?
Ответ сформулируем в конце занятия как технологический
алгоритм.
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
3

4.

Актуализация: что уже знаем?
Короткий опрос — 5 минут
1
Что называют плоскостью разъёма формы?
2
От чего зависит положение отливки при заливке?
3
Почему скорость заполнения формы нельзя выбирать произвольно?
4
Какие дефекты могут быть связаны с потоком металла?
5
Какие элементы формы должны быть проверены до сборки?
Отвечаем кратко: 1–2
предложения
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
4

5.

Связь с проектированием литейной технологии
Положение отливки
задаёт путь движения расплава и уровень подвода
Разъём формы
определяет, где удобно разместить каналы и питатели
Свойства сплава
влияют на допустимую скорость, окисление и заполняемость
Конфигурация детали
Технологическая документация
Литейное производство
определяет места подвода и риск незаполнения
фиксирует схему, размеры, контроль и последовательность работ
Литниковые системы под напором стояка
5

6.

Что такое литниковая система?
ГОСТ 18169-86 закрепляет термины элементов литниковой системы
Определение
Главная задача
Система каналов и элементов литейной
формы, по которым жидкий металл
подводится к рабочей полости формы и
распределяется в ней.
Заполнить полость формы за требуемое время
при таком характере потока, который не
разрушает форму и не ухудшает качество
металла.
ПОДВЕСТИ
РАСПРЕДЕЛИТЬ
ОЧИСТИТЬ
СТАБИЛИЗИРОВАТЬ
металл к форме
по полости
задержать включения
скорость и поток
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
6

7.

Что означает «под напором стояка»?
Движущая сила — гидростатический напор столба расплава
Напор создаёт столб металла
Чем больше высота H, тем выше
потенциальная энергия потока.
полость формы
H
Гидростатическое давление
p=ρ·g·H
питатель
Расход через сечение
стояк
литниковый ход
Q ≈ μ · F · √(2gH)
(упрощённая инженерная модель)
Не путать с литьём под внешним давлением
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
7

8.

Мини-задача: почувствуем масштаб напора
2 минуты — считаем устно или на калькуляторе
Условие
Высота столба жидкого металла H = 0,40 м.
Плотность расплава условно примем ρ = 7
000 кг/м³.
Оцените гидростатическое давление у
нижнего сечения стояка:
p = ρ · g · H, где g = 9,81 м/с².
Литейное производство
ОТВЕТ
≈ 27,5 кПа
Это избыточное давление относительно
уровня свободной поверхности, без
учёта потерь напора.
Литниковые системы под напором стояка
8

9.

Основные элементы литниковой системы
Смотрим
поток металла от ковша к отливке
1
чаша / воронка
Функции элементов
5
2
стояк
6
3
фильтр (если предусмотрен)
питатели
Чаша — принимает струю и направляет её в стояк.
Стояк — нисходящий канал, создающий напор.
Зумпф — смягчает удар потока у основания стояка.
Шлакоуловитель / ход — распределяет поток и
помогает задерживать включения.
Питатель — непосредственно соединяет систему с
полостью формы.
Фильтр — дополнительное средство очистки и
стабилизации потока.
зумпф
4
Литейное производство
литниковый ход / шлакоуловитель
Литниковые системы под напором стояка
9

10.

Литниковая чаша: принять струю без лишней турбулентности
Что должна обеспечить
НЕУДАЧНО
РАЦИОНАЛЬНО
• стабильный уровень металла
над входом в стояк;
• направление струи без
разбрызгивания;
• уменьшение захвата воздуха;
• возможность задержания части
шлака;
• удобство и безопасность
заливки.
струя падает
в стояк
Литейное производство
есть объём для
стабилизации потока
Литниковые системы под напором стояка
10

11.

Стояк: сформировать управляемый поток
Почему стояк обычно делают с изменением сечения
верх
Основной риск
Если поток отрывается от стенки канала, возникает
разрежение и подсос воздуха. Плавное изменение
сечения помогает удерживать поток заполненным.
направление
потока
У основания
Зумпф или плавный поворот снижают удар потока и
эрозию формовочной смеси.
Контроль
низ
Литейное производство
Чистота канала, отсутствие осыпей, соответствие
сечения технологической карте, плавность переходов.
Литниковые системы под напором стояка
11

12.

Шлакоуловитель и литниковый ход
Распределение металла и снижение попадания включений
Шлакоуловитель
Литниковый ход
Дополнительные элементы
Элемент системы для задержания
шлака и неметаллических
включений. Эффект усиливается,
когда поток не идёт по
кратчайшему пути прямо в
питатель и имеет возможность
изменить направление /
скорость.
Канал, который подаёт
металл от стояка к
питателям. В некоторых
схемах он выполняет
прежде всего
распределительную
функцию.
• фильтровальная вставка;
• локальное расширение;
• поворот потока;
• ловушки первой порции
металла;
• несколько ветвей для
равномерного распределения.
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
12

13.

Питатели: последнее звено перед полостью формы
Место подвода
Количество
Выбирают с учётом положения отливки,
направления заполнения и тепловых узлов.
Определяет равномерность распределения потока
и локальную скорость входа.
Сечение
Форма перехода
Связано с требуемым расходом и временем
заполнения формы.
Резкие сужения и повороты повышают потери и
турбулентность.
Питатель примыкает непосредственно к рабочей полости формы
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
13

14.

Литниковая система работает вместе с другими элементами формы
Литниковая
система
Выпоры
Прибыли
Фильтры
подводит и
распределяет
расплав
отводят газы и
показывают
заполнение
компенсируют усадку
при затвердевании
очищают и
стабилизируют поток
Важно
Получение годной отливки — результат согласованной работы всей формы. Даже хорошо рассчитанный
стояк не исправит плохую газопроницаемость, неверное питание усадки или разрушенную полость.
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
14

15.

Схемы подвода металла в форму
По месту подвода расплава к отливке
Верхняя
По разъёму / боковая
Сифонная
Ярусная
подача сверху
вход в средней зоне
подача снизу
несколько уровней
короткий путь
Литейное производство
удобно по разъёму
спокойный подъём
подвод по высоте
Литниковые системы под напором стояка
15

16.

Как выбрать схему подвода?
Сравниваем не по одному признаку
Схема
Преимущество
Ограничение
Когда рассматривать
Верхняя
короткий путь, быстрый подвод
падение струи, разбрызгивание
небольшие / простые формы при
допустимом падении
Боковая
удобно размещать по разъёму
локальный вход, возможна
неравномерность
типовые двухопочные формы
Сифонная
спокойное заполнение снизу
более длинный путь и
теплопотери
окисляющиеся сплавы, высокие формы
Ярусная
подвод по высоте
сложнее балансировка ярусов
высокие / крупные отливки
Выбор подтверждают расчётом и технологическим опытом
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
16

17.

Пять факторов выбора литниковой системы
1
Сплав
жидкотекучесть, склонность к окислению, температура заливки
2
Отливка
масса, высота, толщина стенок, сложность
3
Форма
материал, прочность, газопроницаемость, разъём
4
Качество
допустимые включения, герметичность, поверхность
5
Процесс
ковш, темп заливки, серийность, оснастка
Вывод
Схема + сечения + контроль = единое решение
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
17

18.

Что ухудшает поток металла?
Четыре типичных риска
Свободное падение
Резкий поворот
разбрызгивание, захват воздуха
локальная турбулентность и потери напора
Высокая скорость
Незаполненный канал
эрозия формы, вовлечение оксидов
подсос воздуха, нестабильный расход
Стремимся к плавному, заполненному и предсказуемому потоку
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
18

19.

Конструктивные принципы: что проверяет технолог
Канал заполнен
Переходы плавные
Питатели согласованы
нет подсоса воздуха
нет лишних локальных потерь
поток распределяется
равномерно
Форма защищена
Есть очистка
Есть контроль
скорость не размывает смесь
шлакоуловитель / фильтр по
технологии
сечения и чистота проверены
перед сборкой
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
19

20.

Материалы и оснастка для изготовления литниковой системы
Формовочная смесь
образует стенки каналов и
полости формы
песчано-глинистая, ХТС и др. по принятому процессу
Модельная оснастка
задаёт форму каналов
стояковые модели/штыри, линейки хода и питателей,
шаблоны
Материал оснастки
зависит от серийности
дерево, пластмассы, металлы, комбинированные
решения
Вставные элементы
работают внутри системы
керамические фильтры, сетки, специальные вставки —
если предусмотрены картой
доводка каналов
ложечки, гладилки, крючки, щётки,
продувка/пылеудаление по принятой технологии
Инструмент формовщика
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
20

21.

Последовательность изготовления в песчаной форме
От технологического решения до контроля перед сборкой
1
2
Выбрать схему и
место подвода
5
Определить размеры
и расположение
элементов
6
Извлечь модель и
стояковые элементы
3
Установить модель и
литниковую оснастку
7
Оформить/довести
ходы и питатели
4
Установить
фильтры/вставки по
карте
Уплотнить смесь и
изготовить
полуформы
8
Очистить, измерить
и собрать форму
После каждого вмешательства в полость — контроль чистоты и целостности
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
21

22.

Контроль перед заливкой: что проверяем?
✓
Схема
все элементы присутствуют и соответствуют карте
✓
Сечения
размеры стояка, хода и питателей не уменьшены осыпями/ремонтом
✓
Переходы
нет ступеней, острых разрушенных кромок и случайных перемычек
✓
Чистота
удалены песок, крошка, пыль и посторонние частицы
✓
Вставки
фильтр/сетка установлены правильно и не повреждены
✓
Сборка
совпадение полуформ, отсутствие перекрытия каналов
Правило
Сомнение до заливки дешевле исправить, чем дефект после выбивки.
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
22

23.

Типичные последствия ошибок литниковой системы
Ошибка
Возможное последствие
слишком высокая локальная скорость
размыв формы, песчаные включения
подсос воздуха / незаполненный стояк
газовые дефекты, оксидные плёнки
неравномерные питатели
разная скорость заполнения участков, холодные спаи
засорённый или уменьшенный канал
недолив, увеличение времени заполнения
резкие повороты и падения
разбрызгивание, турбулентность, включения
неправильная установка фильтра
ограничение расхода или проход неочищенного металла
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
23

24.

Мини-кейс: найдите риск до заливки
Работа индивидуально — 3 минуты
Фрагмент технологической карты
Фактическое выполнение
Система: боковая по разъёму.
Предусмотрены: стояк, зумпф, шлакоуловитель,
два одинаковых питателя, фильтр в расширении
литникового хода.
После извлечения модели один питатель
частично осыпался и был подправлен
вручную. Фильтр не установили, так как
«металл чистый». Каналы визуально
осмотрели, но размеры питателей не
проверили. Форму собрали.
Перед сборкой требуется очистить каналы и
проверить, что оба питателя открыты на полное
сечение.
Назовите минимум 3 несоответствия и предложите контроль
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
24

25.

Разбор мини-кейса
Несоответствие → риск → действие
Несоответствие
Риск
Что сделать
питатель восстанавливался без проверки
размера
уменьшение расхода /
неравномерность
измерить сечение и восстановить по карте
фильтр не установлен
нарушение утверждённой технологии
установить предусмотренный фильтр
размеры питателей не проверены
скрытое сужение канала
контроль шаблоном/измерением до сборки
Главный принцип
Нельзя заменять требование технологической карты субъективным решением «и так сойдёт». Изменение технологии требует согласованного решения.
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
25

26.

Закрепление: индивидуальный анализ технологической карты
25 минут · каждому студенту — один вариант
1
Определите тип системы и назовите её элементы
2
Сравните требования карты с фактическим выполнением
3
Найдите не менее трёх несоответствий
4
Для каждого укажите возможное влияние на качество
5
Предложите способ исправления и контроль перед заливкой
6
Сформулируйте итог: можно ли передавать форму на заливку?
Ответ оформляем по схеме: факт → нарушение → риск → действие → контроль
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
26

27.

Как будет оцениваться индивидуальная работа
Определение схемы и элементов
4 балла
Выявление несоответствий
8 баллов
25
баллов
Объяснение технологических рисков
6 баллов
Корректирующие действия и контроль
5 баллов
Важно
Баллы дают не за объём
текста, а за технологическую
логику.
Итоговый вывод
Литейное производство
2 балла
Литниковые системы под напором стояка
27

28.

Рефлексия: 3–2–1
10 минут
3
2
1
технологических
правила, которые я
запомнил
ошибки, которые
теперь смогу заметить
до заливки
вопрос, который у меня
остался
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
28

29.

Выходной билет
Ответьте одним предложением на каждый вопрос
1
2
3
4
Почему высота стояка влияет на движение расплава?
Какой элемент непосредственно соединяет литниковую систему с полостью формы?
Что необходимо обязательно проверить после ручной доводки питателя?
Назовите одно условие, при котором форму нельзя передавать на заливку.
Проблемный вопрос занятия: ответ сформирован?
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
29

30.

Источники и нормативная опора
1
ГОСТ 18169-86 «Процессы технологические литейного производства. Термины и определения».
2
Матвеев И. А., Десницкий В. В., Десницкая Л. В. Производство отливок из черных металлов: учебник. СПбПУ, 2023.
Раздел 2 «Литниковая система».
3
Рабочие материалы УрФУ по ПМ.01: тема «Способы подвода металла в литейную форму и методы расчета
литниково-питающих систем».
4
Галдин Н. М. и др. Цветное литье: справочник. Раздел «Литниковые системы для заливки форм под напором
стояка».
5
Презентация использует упрощённые учебные схемы. Конкретные размеры и режимы принимаются по
технологической документации предприятия и расчёту.
Литейное производство
Литниковые системы под напором стояка
30