Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500
Температура, °С
о — ^мет = 2,5 см/с; д— Кмет = 2,0 см/с; х— Кмет = 1,0 см/с
Рис. 3.4. Зависимость фазового состава продуктов термодеструкции пенополистирола от температуры заливаемого в форму металла
116
Из рис. 3.4 следует, что фазовый состав продуктов термической деструкции пенополистирола при прочих равных условиях определяется температурой заливаемого в форму металла. На рис. 3.5 представлены зависимости выделения паровой и газовой фаз при термодеструкции модели от скорости подъема металла в полости формы и его температуры [9]. Установлено [10], что кинетика па-ро- и газовыделения (объем газа <2Г, см3) при термодеструкции моделей описывается уравнением
?г = аРх"
(ЗЛ6)
где Р — площадь взаимодействия модели с расплавом, см (см. рис. 3.1); т — время заливки формы металлом, с; а — относительный
к ж
и
ч
и
Я
РЗ
о
з
1400 1200 1000 800 600 400 200
1550 °С/
I пер.
<--> т-зал — 4 с I пер. ^-уг-* 0/ А/ я/ II пер.
-тзал = 5с /V 1300 °С^.
^ г ^зал ~~ А Ж? Ш^>Г^ ' 700 °С ] —^ «| —*" 1 ! 1 : 1 1 !
Ум = 4,0 см/с
6 8 10 Время заливки, с
------ Ум = 1,0 см/с
Ум = 2,5 см/с
Рис. 3.5. Кинетика газовыделения при термодеструкции пенополистирола в зависимости от температуры металла и скорости подъема металла в форме
117
коэффициент газовыделения, см/с-'"; т — показатель степени, характеризующий кинетику газовьщеления.
Относительный коэффициент газовыделения а и показатель степени т зависят от температуры заливаемого в форму металла, скорости заливки и объемной массы модели из пенополистирола.
Процесс выделения паровой и газовой фаз при термодеструкции модели, представленный на рис. 3.5, можно разбить на два временных периода. Первый период соответствует объему выделившейся парогазовой фазы за время заливки формы расплавом (т3), второй начинается после заливки формы и заканчивается полной газификацией модели. Если обозначить через ?1 объем газа, который выделился за время заливки формы т3, а через <2о — объем газа, выделившийся при полной газификации модели (только газовая фаза), то степень газификации модели из пенополистирола п за период заливки формы т3 определится отношением
п = 0-. (3.17)
а
Изменение фазового состава продуктов термодеструкции модели происходит по следующей схеме. При первичном взаимодействии металла с моделью в полости литейной формы процесс термодеструкции пенополистирола протекает с образованием жидкой, паровой, газовой и твердой фаз, соотношение между которыми определяется температурой заливаемого металла (см. рис. 3.4). По мере продвижения фронта фазовых превращений под действием скоростного напора расплавленного металла происходит дальнейшая термодеструкция модели, но полная газификация жидкой фазы происходит со скоростью меньшей, чем скорость подъема металла, что приводит к накоплению жидкой фазы на поверхности расплава. После окончания заливки формы жидкая фаза, отжатая металлом на границу металл—форма, продолжает дестругировать с образованием газовой и твердой фаз. Коэффициент накопления жидкой фазы можно определить по формуле
8=1-«. (3.18)
Зависимость величины степени газификации модели п и коэффициента накопления жидкой фазы с от скорости заливки формы металлом для алюминия (7), чугуна (2) и стали (3) представлены на рис. 3.6.
118
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 , Скорость металла в форме, Гм, см/с
Рис. 3.6. Изменение величины степени газификации п и коэффициента накопления жидкой фазы е в зависимости от скорости заливки: 1 — алюминиевые сплавы; 2 — чугун; 3 — сталь
На рис. 3.7 приведены зависимости степени газификации п от скорости подъема металла и его температуры. Результаты экспериментального исследования кинетики фазовых превращений, приведенных на рис. 3.6 и 3.7, показывают, что при скорости заливки формы металлом выше 4 см/с степень газификации зависит только от температуры. С повышением температуры металла при скорости заливки в пределах 1-4 см/с степень газификации имеет максимум в интервале температур 1100-1350 °С, что соответствует температурам заливки бронзы и чугуна. При заливке металла со скоростью выше 1 см/с степень газификации модели резко понижается при температуре металла более 1300 °С и возрастает количество жидкой фазы. Эта закономерность, вытекающая из теоретического анализа термической деструкции пенополистирола, хорошо согласуется с практикой получения отливок из стали.
С повышением температуры глубина термодеструкции полистирола должна увеличиваться, следовательно, мелкие отливки из стали должны иметь лучшее качество поверхности, чем такие же отливки из чугуна. Практически получается наоборот. Мелкие отливки, как правило, заливаются с большей скоростью, поэтому при получении стальных отливок выделяется больше жидкой фазы, что и приводит к ухудшению их качества. Чугунные отливки можно получать при
119
0 I_I_I_1___|_I_I_I__I_I_I
600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Температура, °С
