Выбор литниковой системы является существенным вопросом при разработке технологической методики процесса литья. При литье под низким давлением, как впрочем и при других видах литья, от правильной формы, размеров и места подвода литниковой системы в полость формы во многом зависит качество получаемой отливки. Новизна процесса и очень небольшой практический опыт не позволяют еще создать рациональную методику расчета размеров. Очевидно одно, что литниковую систему следует рассматривать как один из элементов полости литейной формы, заполняемой сплавом, а не как нечто отвлеченное. При отливке тонкостенных деталей литниковая система имеет некоторые специфические особенности, которые следует учитывать при освоении технологического процесса.
При отработке литниковых систем применительно к литью под низким давлением были опробованы различные способы сообщения металлопровода с полостью формы.
В одном из первых вариантов (фиг. 47) сплав под действием избыточного давления поступал в полость формы исключительно в местах примыкания щелевых питателей, после чего с большой скоростью устремлялся по пути наименьшего сопротивления, каким в данном случае являлись относительно массивные ребра жесткости в отливке.
В результате в первую очередь заполняйась реберная сетка, а затем уже, причем с замедленной скоростью, частично и межреберное пространство. Те немногие участки отливки, которые при этом были заполнены, имели пористую поверхность и структуру, свойственные отливкам, полученным при недостаточном давлении. Осуществив второй коллектор и увеличив количество питателей (фиг. 48), удалось получить из алюминиевого сплава полномерные отливки длиной 1200 мм при одинаковой толщине стенки, равной 3 мм (фиг. 49). Сдвоенный литниковый коллектор в этом случае явился регулятором, позволившим уравнять количество сплава, одновременно поступающего в форму через увеличенное количество равномерно распределенных питателей.
Рассредоточенный подвод сплава в полость формы позволил сократить время ее заполнения и повысить давление в потоке, что благотворно сказалось на чистоте поверхностей отливок и их структуре При переходе на магниевый сплав, как известно, обладающий более высокой окисляемостью, отрицательно сказывающейся на его жидкотекучести, пришлось изменить с согласия конструктора, реберную сетку на отливке, сделав ее более частой (фиг. 50).
Рациональная литниковая система для отливки цилиндрических деталей, размером по диаметру не более 400 мм, показана на фиг. 51. Сплав по металлопроводу поступал в литниковую втулку и дальше, проходя по горизонтальным каналам, заполнял кольцевой коллектор. Полость литейной формы сообщалась с коллектором посредством щелевого питателя, выполненного по всему периметру основания отливки.
Для отливок, имеющих диаметр больший чем 400 мм, можно применить литниковую систему, показанную на фиг. 52. В этом случае подвод сплава осуществляется одновременно через два металлопровода, что способствует более равномерному заполнению коллектора при меньшей линейной скорости сплава в литниковой системе.
Конструктивное оформление литниковой системы при отливке протяженных деталей панельного типа показано на фиг. 53. Отливки размером по длине до 1 м можно получать с применением одного металлопровода, а имеющих размер свыше метра — с двумя металлопроводами, причем коллектор в этом случае лучше делать раздельным, т.е. на каждый металлопровод свой коллектор. Металлоподводящий канал, сообщающий литниковую втулку с коллектором, следует подводить с таким расчетом, чтобы избежать проникновения сплава в полость формы до заполнения им коллектора. Питающую щель, сообщающую коллектор с полостью формы, целесообразно делать переменного сечения, т. е. более широкой на участке, наиболее отдаленном от литниковой втулки. Лучше всего величину щели доводить практически в процессе освоения. Очевидно, что форму тигля при отливке протяженных плоскостных деталей целесообразнее делать овальной, так как это уменьшит габариты литейной установки и, что более существенно, сократит поверхность зеркала сплава в тигле, а следовательно, и уменьшит его окисляемость.
Литниковая система для магниевых сплавов несколько отличается от систем, применяемых для сплавов на алюминиевой основе.
На фиг. 54, а показан эскиз литниковой системы отливки из алюминиевых сплавов, а на фиг. 54, б та же система, но полученная из сплава МЛ-5. Если в первом случае все каналы и коллектор имели полное формообразование, то во втором случае в местах, обозначенных стрелками, встречались усадочные утяжины. После выдержки, необходимой для кристаллизации сплава, давление в тигле снималось, и остатки жидкого сплава в металлопроводе сливались в тигель. При этом сливалась и часть сплава из литниковой втулки, образуя в литниковом остатке пустоту 4. При отливке из магниевого сплава литниковый остаток был сплошным. Следовательно, при одном и том же сечении литниковой втулки в первом случае жидкий сплав до самого последнего момента поступал в литниковую систему, создавал в ней давление и надежно питал усадку кристаллизующихся слоев С применением магниевого сплава в наиболее узких сечениях литниковой системы возникали структурные мосты I — I, изолирующие вышележащие участки от притока жидкой фазы сплава. Очевидно, что литниковая втулка для отливок из магниевых сплавов, должна иметь либо большее проходное сечение, либо, если сечения одинаковы, меньшую теплопроводность, что достигается изоляцией втулки от плиты литейной формы.
На фиг. 55 показана верхняя часть металлопровода в его обычном выполнении. При отливке магниевых сплавов на внутренней поверхности конического участка наблюдались трудноудалимые наросты интерметаллического соединения. При про ходе сплава через это сечение воздух, захватываемый около этих наростов, задерживался, нагревался, увеличивался в объеме и проникал в литниковую втулку, а через нее в отливку, образуя подкорковые раковины.
Металлопровод рекомендуется располагать в таком месте, чтобы отходящие от него каналы обладали примерно одинаковым сопротивлением проходящему по ним жидкому сплаву. Очень существенно, чтобы питатели, соединяющие коллектор с полостью формы, имели суммарное сечение в 2—3 раза меньшее, чем сечение коллектора. Если сумма сечений питателей равна или больше суммы сечений коллектора, то в этом случае коллектор уже не будет являться резервуаром, выравнивающим производительность питателей. Заполнение формы приобретет характер разобщенного потока, снижающего качество отливки.