Райзер (кастинг)

Бронзовая отливка с изображением литника и стояков.

Стояк , также известный как фидер , ^{[ 1 ]} представляет собой резервуар, встроенный в металлическую литейную форму для предотвращения образования полостей из-за усадки . Большинство металлов в жидком состоянии менее плотны, чем в твердом состоянии, поэтому отливки сжимаются при охлаждении, что может привести к образованию пустот в последней точке затвердевания. Стояки предотвращают это, подавая расплавленный металл в отливку по мере ее затвердевания, так что полость образуется в стояке, а не в отливке. ^{[ 2 ]} Райзеры не эффективны для материалов с большим диапазоном замерзания, поскольку направленное затвердевание невозможно. Они также не нужны для процессов литья, в которых для заполнения полости формы используется давление. ^{[ 3 ]}

Теория

Стояки эффективны только при соблюдении трех условий: стояк охлаждается после отливки, в стояке имеется достаточно материала, чтобы компенсировать усадку отливки, и отливка затвердевает в направлении стояка.

Чтобы стояк остыл после отливки, он должен остывать медленнее, чем отливка. Правило Чворинова вкратце гласит, что наименьшее время охлаждения достигается при наибольшем объеме и наименьшей площади поверхности; геометрически говоря, это сфера. Итак, в идеале подступенок должен иметь форму сферы, но эту форму не очень удобно вставлять в форму, поэтому вместо нее используется цилиндр. Соотношение высоты и диаметра цилиндра варьируется в зависимости от материала, расположения стояка, размера опоки и т. д. ^{[ 4 ]}

Для отливки необходимо рассчитать усадку, чтобы убедиться, что в стояке достаточно материала для компенсации усадки. Если окажется, что материала недостаточно, то размер стояка необходимо увеличить.

Отливка должна быть спроектирована так, чтобы обеспечить направленное затвердевание, которое перемещается от краев полости формы к стояку(ам). Таким образом, стояк может непрерывно подавать расплавленный металл к затвердевающей части отливки. ^{[ 2 ]} Один из способов добиться этого — разместить стояк рядом с самой толстой и большой частью отливки, поскольку эта часть отливки будет остывать и затвердевать последней. ^{[ 4 ]} Если этот тип затвердевания невозможен, несколько стояков, питающих различные участки отливки или кристаллизатора . может потребоваться ^{[ 3 ]}

Типы

Стояк классифицируется по трем критериям: где он расположен, открыт ли он для атмосферы и как он заполнен. Если стояк расположен на отливке, он называется верхним стояком , а если он расположен рядом с отливкой, он называется боковым стояком . Преимущество верхних стояков заключается в том, что они занимают меньше места в колбе, чем боковые стояки, а также имеют более короткое расстояние подачи. Если стояк открыт для атмосферы, его называют открытым стояком , но если стояк полностью заключен в форму, его называют глухим стояком . Открытый стояк обычно больше слепого, потому что открытый стояк теряет больше тепла на формирование через верхнюю часть стояка. Наконец, если в стояк поступает материал из литниковой системы и он заполняется раньше полости формы, его называют активным стояком или горячим стояком . Если стояк заполняется материалом, который уже прошел через полость формы, его называют мертвым стояком или холодным стояком . Живые стояки обычно меньше мертвых стояков. Верхние стояки почти всегда являются неподвижными стояками, а стояки в литниковой системе почти всегда являются действующими стояками. ^{[ 4 ]}

Соединение стояка с формовочной полостью может стать проблемой для боковых стояков. С одной стороны, соединение должно быть как можно меньшим, чтобы максимально облегчить разделение, но, с другой стороны, соединение должно быть достаточно большим, чтобы оно не затвердевало перед стояком. Соединение обычно делается коротким, чтобы использовать тепло как стояка, так и формовочной полости, что будет поддерживать температуру на протяжении всего процесса. ^{[ 3 ]}

Существуют вспомогательные средства подъема, которые можно использовать для замедления охлаждения стояка или уменьшения его размера. Один из них использует изоляционную втулку и верхнюю часть вокруг стояка. Другой вариант — разместить обогреватель только вокруг стояка. ^{[ 3 ]}

Горячие топы

Горячий верх , также известный как питающая головка , ^{[ 5 ]} представляет собой специализированный стояк, используемый для противодействия образованию трубок при отливке слитков. По сути, это открытый стояк с горячей керамической облицовкой, а не только с материалами формы. Его вставляют в верхнюю часть изложницы ближе к концу заливки, а затем выливают остальной металл. ^{[ 6 ]} Его цель — поддерживать резервуар с расплавленным металлом, который стекает вниз и заполняет трубу по мере остывания отливки. Горячий верх был изобретен Робертом Форестером Мушетом, который назвал его Dozzle . При использовании горячего верха в отходы уходит только 1-2% слитка, до его использования тратилось до 25% слитка. ^{[ 7 ]}

Урожай

Эффективность или выход отливки определяется как вес отливки, разделенный на вес общего количества залитого металла. Стояки могут значительно увеличить общий вес заливки, поэтому важно оптимизировать их размер и форму. Стояки существуют только для обеспечения целостности отливки, их снимают после остывания детали, а их металл переплавляют для повторного использования; в результате размер, количество и размещение стояков должны быть тщательно спланированы, чтобы уменьшить количество отходов и одновременно заполнить всю усадку в отливке. ^{[ 4 ]}

Одним из способов расчета минимального размера стояка является использование правила Чворинова , установив время затвердевания стояка более продолжительным, чем время отливки. Можно выбрать любое время, но обычно безопасным выбором является увеличение на 25 %, которое записывается следующим образом: ^{[ 4 ]}

t_{\text{riser}}=1.25t_{\text{casting}}

или

\left({\frac {V}{A}}\right)_{\text{riser}}^{n}=1.25\left({\frac {V}{A}}\right)_{\text{casting}}^{n}

Потому что все факторы формы и материала одинаковы для n. Если в соответствии с геометрией стояка выбран цилиндр и зафиксировано соотношение высоты и диаметра, то уравнение можно решить для диаметра, что делает этот метод простым способом расчета минимального размера стояка. Обратите внимание, что если используется верхний подступенок, площадь поверхности, которая является общей между стояком и отливкой, должна быть вычтена из площади отливки и подступенка. ^{[ 8 ]}

Ссылки

^ Рави 2005 , с. 63.
^ Перейти обратно: ^а ^б Дегармо, Блэк и Кохсер 2003 , с. 286.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Дегармо, Блэк и Кохсер 2003 , с. 288.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Дегармо, Блэк и Кохсер 2003 , с. 287.
^ Cmj Network, Inc (25 июня 1959), «Стояк, заполненный электрошлаковой сваркой» , The New Scientist , 5 (136): 1383
^ Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Дэй (1920), Железо и сталь , Industrial Press, стр. 129.
^ Гордон, Роберт (1996), American Iron, 1607-1900 , издательство Университета Джонса Хопкинса, стр. 178, ISBN 978-0-8018-6816-0
^ Дегармо, Black & Kohser 2003 , стр. 287–288.

Библиография

Дегармо, Э. Пол; Блэк, Джей Ти; Кохсер, Рональд А. (2003). Материалы и процессы в производстве (9-е изд.). Уайли. ISBN 0-471-65653-4 .
Калпакджян, Серопе и др. (2001). Производственная инженерия и технология . Опубликовано Pearson Education.
Рави, Б. (2005), Компьютерное проектирование и анализ литья металлов , PHI Learning Pvt. ООО, ISBN 978-81-203-2726-9 .

[1] Рави 2005 , с. 63.

[degarmo286-2] Перейти обратно: ^а ^б Дегармо, Блэк и Кохсер 2003 , с. 286.

[degarmo288-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Дегармо, Блэк и Кохсер 2003 , с. 288.

[degarmo287-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Дегармо, Блэк и Кохсер 2003 , с. 287.

[5] Cmj Network, Inc (25 июня 1959), «Стояк, заполненный электрошлаковой сваркой» , The New Scientist , 5 (136): 1383

[6] Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Дэй (1920), Железо и сталь , Industrial Press, стр. 129.

[7] Гордон, Роберт (1996), American Iron, 1607-1900 , издательство Университета Джонса Хопкинса, стр. 178, ISBN 978-0-8018-6816-0

[8] Дегармо, Black & Kohser 2003 , стр. 287–288.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]