Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
й?5 = (Км-КметУт. (3.44)
Линейная скорость термодеструкции модели определяется из уравнения (3.36):
тЬтт~\ (3.45)
где Ь = —.
Время заливки формы определяется по формуле (3.43), причем для стали о = —, чугуна о = и алюминиевого сплава о = .— .
Тз Л/Тз Н
Скорость подъема металла в полости формы определяется уравнением гидравлики:
137
где \х — коэффициент расхода, учитывающий местные сопротивления движению металла в каналах литниковой системы и в полости формы; Га, Рм — площадь сечения питателей и модели, см2.
Расчетный гидростатический напор металла Нр определяется с учетом противодавления продуктов термодеструкции модели Рф по формуле
нг=н',—*-- (3.47)
Умет
Для нижнего подвода металла Нр' определяется по формуле
г, _ Ятах + 2л/ЯтахЯтш + Нп
4
Яг _ тах_у тах тштш ^ л о\
р---, О^»)
где Дпах и Т/ццп — гидравлический напор металла в начале и в конце заливки формы металлом.
Если подставить в формулу (3.44) значения входящих в нее величин, которые определяются формулами (3.45) и (3.46), то величину зазора 5 можно определить по уравнению
5=*т"-ц|^2^т. (3.49)
м
Для расчета давления Р§ можно использовать среднюю величину зазора 5:
8,=-Г5Л = —^-11-^ОДта. (3.50)
Уравнения (3.41), (3.46) и (3.49) определяют основные технологические параметры процесса литья в зависимости от теплофизи-ческих свойств модели, гидравлических свойств формы и гидро-
138
динамических свойств металла и, по существу, являются математической моделью ЛГМ-процесса.
В [12] на основании математической обработки результатов экспериментов предложено уравнение для определения максимального Рфтах (кПа) и установившегося давления Р$ в зазоре 5:
IV
Р,тах =6,7 + 0,04-1-+
ф 0,008?п+1,49,-1 (3.51)
+ 893-0ДЗ?П;
Рф =0,4ХП+(0,8-0,5?п)93-
}у (3-52>
- (0,26 + 0, ЗЭ3)--=-+ 3,65,
3 (1,493+0,008Кп-1)
где Кп — газопроницаемость покрытия в интервале от 1 до 31 см4/(г • с); 63 — относительная температура заливки:
Т -Т 9 = 3 с
Я С
где Г3, Гс, Гл — соответственно температура заливки, среды и ликвидуса сплава.
В экспериментах относительная температура заливаемого сплава варьировалась в пределах 1,05-1,15. Фактическая скорость подъема металла в полости формы \?\ определялась по уравнению
ЦГх = (-1 + 0,008?п+ 1,463)^р, (3.52, а)
где 1?р — расчетная скорость; 1?\ — фактическая скорость, которая изменялась в экспериментах в пределах 10-50 мм/с. При скорости подъема металла в полости формы более 50 мм/с уравнения (3.51) и (3.52) применять нельзя.
Давление Рф оказывает непосредственное влияние на фактическую скорость заливки формы металлом, и его величина при прочих равных условиях существенно зависит от суммарной газопроницаемости противопригарного покрытия и материала формы.
139
На рис. 3.15 представлены зависимости газового давления в объеме зазора 5 от суммарной газопроницаемости формы при постоянных параметрах технологии литья (гидростатический напор 32,5 см; площадь сечения питателей 3,0 см ; температура металла 1550 °С; габаритные размеры модели: высота 250 мм, ширина 100 мм, толщина 40 мм; плотность модели из пенополистирола 20 кг/м3). Снижение суммарной газопроницаемости увеличивает газовое давление Рф в зазоре 8, что приводит к удлинению времени заливки формы металлом или к остановке потока металла в полости (рис. 3.15, К= 10,3).
Р, мм вод. ст. 1600 г
0 1 23456789 10 11 12
т, с
Рис. 3.15. Кинетика давления Рф в зоне взаимодействия модели с металлом в зависимости от газопроницаемости формы: 1 — 55 см4/(г • с); 2 — 50 см4/(г • с); 3 — 20 см4/(г -с); 4— 10,5 см4/(г ¦ с);
Пульсирующий характер давления Р$ связан с каплеобразова-нием жидкой фазы при термодеструкции модели и ее падением на зеркало жидкого металла. На рис. 3.16 представлена зависимость скорости подъема металла в полости формы от ее суммарной газопроницаемости. Зависимость изменения давления в форме Рф и величины зазора 8 от суммарной газопроницаемости показана на рис. 3.17.
140
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 Газопроницаемость, К, см4/(г • с)
Рис. 3.16. Зависимость скорости подъема металла в полости формы от ее газопроницаемости: формы модели с противопригарным покрытием: 1 — из стальной дроби ДСК-0,5, 2 — из кварцевого песка марки 1 КОБ, 3 — из жидкостекольной формовочной смеси; 4 — форма модели без покрытия из ДСК-05
J_I_I_J--L
0 20 40 60 80 100 120 140
Газопроницаемость, К, см4/(г • с)
Рис. 3.17. Зависимость давления Рф и величины зазора б от газопроницаемости формы
На рис. 3.18 приведены экспериментальные (/, 2) и расчетные (1а, 2а) по уравнению (3.41) значения кинетики газового давления Рф в зазоре 5 и расчетные значения величины зазора 5 (16, 26) при заливке чугуном (1350 °С) формы, в которой находился образец из пенополистирола плотностью 20 кг/м3 и размером 250x100x40 мм. Суммарная газопроницаемость формы составляла 350 ед. (кривая 1) и 130 ед. (кривая 2).
Приведенные результаты экспериментальных и расчетных данных изменения давлений и величины зазора 8 показывают их удовлетворительное совпадение, что позволяет рекомендовать уравнения (3.41)-(3.49) для применения их в инженерных расчетах при проектировании технологического процесса литья по газифицируемым моделям.
