Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
В результате экспериментов по заливке алюминиевого сплава А9 по уравнению (4.2) была получена величина удельной теплоты термодеструкции пенополистирола при температуре заливаемого в форму металла 750 °С, равная 7924,7 Дж/кг [25].
Удельную теплоту термодеструкции модели можно определить, учитывая снижение теплоты перегрева металла, по уравнению [5]
д=ГуМес'(Тп-Тк), (4.3)
где V — объем отливки, м3; уМе — плотность металла, кг/м3; с' — теплоемкость металла, Дж/(кг • К); Гп и Тк — температуры перегрева и кристаллизации сплава, К.
146
Если <2\ = УуМеС'{Т\ - Гк) — теплота перегрева металла к концу заливки в полую форму, а ?>> = Уум^с'{Т2 - Тк) — в форму с газифицируемой моделью при идентичных условиях заливки, то разность Д?> = <2\ - Ог (Дж/(кг °С)) будет характеризовать теплоту термодеструкции модели:
АО-ГушсХТх-^). (4.4)
В табл. 4.1 представлены изменения температуры металла при его одновременной заливке в форму, в которой находились две полости (одна из них — с газифицируемой моделью). На основании этих изменений с помощью уравнения (4.4) получены значения тепловых потерь на термодеструкцию модели для различных сплавов [5, 21, 24].
Таблица 4.1
Теплота термодеструкции модели из пенополистирола
Вид сплава Температура заливки, ЭС Разница температур Г, - Т2, °С Удельная теплота термодеструкции, к Дж/кг
Бронза 1100 31 9200
Чугун 1300 35 10 118
Сталь 1550 55 11 131
Как следует из табл. 4.1, с повышением температуры заливаемого металла увеличиваются тепловые потери на термодеструкцию модели, что соответствует теории термической диссоциации полимерных материалов [7]. Рекомендации по температуре заливки форм с газифицируемой моделью чугуном и сталью при плотности пенополистирола 25 кг/м3 с учетом снятия перегрева металла при ЛГМ приведены в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Рекомендуемые температуры заливки форм при ЛГМ, °С
Толщина стенки, мм Серый чугун Среднеуглеродистая сталь
До 5 1400-1500 -
5-10 1375-1465 1595-1635
10-20 1355-1435 1595-1605
147
Окончание табл. 4.2
Толщина стенки, мм Серый чугун Среднеуглеродистая сталь
20-50 1335-1414 1595-1600
50-100 1265-1375 1575-1585
100-200 1235-1335 1565-1585
Более 200 1215-1315 1555-1585
В табл. 4.3 приведены рекомендуемые при ЛГМ температуры заливки форм медными сплавами.
Таблица 4.3
Рекомендуемые температуры заливки медных сплавов, °С
Медные сплавы Средняя толщина стенок отливки, мм
10 20 40
Бр. ОЦСНЗ-7-5-1 1120-1170 1100-1150 1100-1120
Бр. АМц 90-2 1130-1180 1100-1150 1100-1130
ЛК 80-ЗЛ 980-1030 950-1000 950-980
Для алюминиевых сплавов рекомендуется устанавливать температуру заливки формы в пределах 730-780 °С, для магниевых — 750—800 °С. Вторым фактором, влияющим на заполняемость литейной формы, является газовое давление Рф продуктов термодеструкции модели в зоне взаимодействия модели с металлом (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Заполняемость формы с газифицируемой моделью при сифонной заливке в зависимости от скорости подъема металла в полости формы при ее газопроницаемости:
1 — 125 см4/(г • мин);
2 — 350 см4/(г • мин)
10 20 30 40 50 VMe, мм/с
148
Скорость подъема металла КМе (м/с) в полости литейной формы определяется уравнением:
где ^п, .Рот — соответственно площадь сечения питателя и отливки в направлении движения металла, м; \х — коэффициент расхода; Нр — расчетный гидростатический напор металла, м; Рф — газовое давление в зазоре между моделью и металлом, Па; уме — плотность металла, кг/м3.
Из уравнения (4.5) следует, что чем выше давление Рф, тем ниже скорость подъема металла в полости формы и тем больше времени потребуется на ее заполнение. Увеличение времени заливки формы увеличивает тепловые потери металла на теплообмен с материалом формы и вторичную термодеструкцию продуктов пиролиза модели, что дополнительно влияет на заполняемость формы металлом. Совокупное действие вышеперечисленных факторов может привести к остановке потока металла и незаполняемости формы. На рис. 4.3 представлены зависимости заполняемости формы чугуном при температуре заливки 1623 °С от суммарной газопроницаемости формы и скорости подъема металла, которые показывают, что при скорости подъема металла 10 мм/с и суммарной газопроницаемости К^= 125 ед. (форма с покрытием) полость формы оказалась незаполненной (кривая 1). С увеличением скорости заливки до 40 мм/с полость формы была заполнена металлом. Снижение скорости заливки происходит как за счет снижения газопроницаемости формы (покрытия), так и за счет увеличения плотности модели из пенополистирола. В том и другом случаях возрастает противодавление Рф в зазоре 8, что и приводит к ухудшению заполняемости формы. Применение вакуума при заливке формы металлом значительно увеличивает заполняемость формы металлом, что видно из рис. 4.4.
(4.5)
149
0,3
0,12 0,17 0,22 0,27 0,32 0,37 0,42 0,47 0,52 0,57 0,62 0,67 0,72 Заполняеыость формы, ы
Рис. 4.4. Заполияемость узких каналов литейной формы
при вакуумировании: 1 — без вакуума; 2 — вакуум 0,02 МПа; 3 — вакуум 0,04 МПа; 4 — вакуум 0,05 МПа
4.2. Усадочные процессы при формировании отливки
