Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
д,=с
100
Т" Л
Тоо
где X — коэффициент теплопроводности парогазовой фазы, ккал/(м • ч); /' и /" — температура поверхности металла и фронта
126
превращения модели, °С; С — приведенный коэффициент лучеиспускания поверхности модели и металла; Т и Т" — температура металла и фронта превращения модели, К.
Зазор 8 определяется разностью скоростей продвижения фронта превращения модели Ум и подъема металла в полости литейной формы Гмет:
5 = (ГМ-Кмет)т.
Скорость продвижения фронта превращения модели зависит от многих факторов, и прежде всего от суммарного теплового потока от зеркала металла, который, в свою очередь, зависит от температуры и скорости подъема металла в полости формы, состава и количества продуктов термодеструкции в зазоре 5, газопроницаемости формы и ее теплофизических свойств.
Скорость подъема металла в полости формы определяется по уравнению
р I 7 р~Л К^=~^ Нр—А- ,
мод \ V Умет )
где ^пит и ^мод — соответственно поперечное сечение питателя и полости формы (модели); ц — коэффициент расхода; Нр — гидростатический напор металла; умет — массовая плотность металла; Рф — газовое давление в зазоре 8.
На рис. 3.12 представлены различные модификации физической модели процесса ЛГМ. Модель из пенополистирола обладает высоким термическим сопротивлением, которое определяет максимальную при данной температуре скорость Уы продвижения
фронта превращения модели а\ — а\ под действием тепловой энергии металла. Если фактическую скорость подъема металла в полости формы обозначить через Кмех, то можно выделить три возможных режима заливки формы металлом: I — Умет < Ум^, II —
Рмет = УЫтах, П1 — Умет > Ум^. Третий режим предусматривает, что
расчетная скорость подъема металла в полости формы больше, чем предельно возможная скорость термодеструкции модели.
Первый режим заливки формы металлом можно разбить на два периода. В первом периоде фактическая скорость подъема металла
127
Кмет меньше скорости полной газификации модели Ут. Он характеризуется отсутствием жидкой фазы в продуктах термодеструкции модели, т. к. она успевает разложиться на парогазообразную и твердую фазы на поверхности модели а\ - а{. Парогазовая фаза формирует в зазоре 5 определенное давление Рф в силу большего зазора 5, которое оказывает слабое сопротивление гидростатическому напору металла, поэтому расчетная скорость заливки формы близка по своей величине к фактической (рис. 3.13 — I период). В этот период величина зазора 8 достигает максимальной величины. При достижении равенства скоростей подъема металла Уиет и газификации модели Уг начинается второй период, характерный началом накопления жидкой фазы, количество которой растет по мере увеличения скорости заливки. Жидкая фаза, формируясь на поверхности модели а\ — а{, под действием силы гравитации отрывается от модели и опускается на зеркало жидкого металла; при этом между металлом и жидкой фазой образуется парогазовая прослойка.
Под действием парогазовых сил, поверхностного натяжения и движения металла в форме частицы жидкой фазы, не успевшие дестру-гировать на поверхности жидкого металла до газовой, паровой и твердой фаз, перемещаются на границу металл—форма (рис. 3.12, б), где продолжают разлагаться. По мере сокращения разности скоростей Рмет-^ количество жидкой фазы увеличивается как на зеркале
О 2 4 6 8 10 12 14 16
Расчетная скорость, см/с
Рис. 3.13. Зависимость фактической скорости заливки формы металлом от расчетной при ЛГМ
128
металла, так и на границе металл—форма, при этом зазор 5 уменьшается, а давление Рф растет. Увеличиваются и удельная скорость, и объем газовыделения, т. к. происходит увеличение контакта жидкого металла с продуктами термодеструкции модели в связи с накоплением жидкой фазы на границе металл—форма. Однако газовое давление формируется лишь непосредственно в зазоре 5, поэтому оно хоть и растет, но оказывает слабое противодавление гидростатическому напору металла. Характерной для данного режима является прямая зависимость скорости продвижения фронта термодеструкции модели Ум от скорости подъема металла Ум(п, при этом вследствие слабого противодействия газового давления в зазоре 5 фактическая скорость заливки Умет незначительно отличается от расчетной. Первый режим заливки можно назвать режимом кинетического равновесия.
При достижении фактической скоростью подъема металла в полости литейной формы Кмет максимально возможной скорости продвижения фронта термодеструкции модели V начинается
второй режим заполнения формы, при котором происходит интенсивное накопление жидкой фазы (рис. 3.12, б) вследствие того, что на порядок выше скорости газификации модели Уг.
Это приводит к значительному росту удельного газовыделения, увеличению газового давления Рф в зазоре 5 при уменьшении самого зазора. Уменьшение зазора 5 приводит к повышению плотности парогазовой фазы, что наряду с накоплением в зазоре жидкой фазы снижает тепловой поток от зеркала металла к фронту термодеструкции модели. Это приводит, с одной стороны, к снижению скорости разрушения модели, с другой — к значительному росту газового давления Рф, которое создает противодавление гидростатическому напору металла (рис. 3.13 — II период), стабилизируя фактическую скорость подъема металла Умет, независимо от увеличения расчетной скорости.
