Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
196
Таблица 4.16
Механические свойства отливок из медных сплавов
Материал формы, способ литья Толщина стенки отливки, мм Прочность, кгс/мм2 Удлинение, % Твердость, HB, кгс/мм2 Плотность, г/см3
Бронза ОЦСНЗ-7-5-1
ЛГМ, дробь стальная ДСК-05 10 20 40 25,0 22,1 19,2 24,8 22,3 16,7 81 78 75 8,81 8,76 8,55
ЛГМ, песок кварцевый 1К02А 10 20 40 24,1 19,6 17,5 20,7 18,8 14,6 76 72 74 8,56 8,54 8,49
ЛГМ, песчано-глинистая 10 20 40 22,2 20,4 18,1 18,4 19,1 14,7 67 65 58 8,50 8,53 8,40
Извлекаемая модель, песчано-глинистая 10 18-20 8 60 -
Бронза БрАМц9-2
ЛГМ, дробь стальная 10 54,2 26,6 117 7,78
ДСК-05 20 52,3 25,7 144 7,76
40 50,8 24,5 112 7,15
ЛГМ, песок кварце- 10 49,3 21,4 111 7,54
вый 1К02А 20 50,2 19,3 112 7,50
40 47,8 19,7 104 7,53
ЛГМ, песчано- 10 50,7 24,3 112 7,57
глинистая 20 47,5 21,1 108 7,49
40 49,2 20,3 103 7,52
Извлекаемая модель, песчано-глинистая 10 40,0 20,0 80,0 -
Латунь ЛК-80
ЛГМ, дробь стальная 10 46,0 32,2 117 8,32
ДСК-05 20 43,6 28,3 114 8,26
40 41,2 25,6 ПО 8,13
ЛГМ, песок кварце- 10 43,8 23,2 108 8,21
вый 1К02А 20 39,3 25,1 109 8,17
40 35,4 21,6 98 8,19
ЛГМ, песчано- 10 38,5 24.3 101 8,23
глинистая 20 38,3 21,3 104 8,18
40 34,7 20,8 92 8,11
Извлекаемая модель, песчано-глинистая 10 25,0 10,0 100 —
197
Глава V
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
Для изготовления литейной формы при ЛГМ используются как традиционные формовочные смеси (сырые песчано-глинистые, само- и холоднотвердеющие, жидкие самотвердеющие), так и несвязанные сухие сыпучие материалы (кварцевый песок, металлическая дробь). Технологический процесс изготовления литейной формы из формовочных смесей во многом подобен процессу формовки по извлекаемым моделям и отличается некоторыми технологическими приемами; это обусловлено применением неизвле-каемой, легко деформируемой и газифицируемой модели.
Изготовление литейной формы из несвязанных огнеупорных сыпучих материалов стало возможным только благодаря применению газифицируемой модели и является принципиально новым технологическим процессом формообразования.
5.1. Изготовление формы из кварцевого песка
Промышленному применению технологии производства отливок по газифицируемым моделям в формах из песка предшествовали многочисленные научно-исследовательские и экспериментальные работы, проведение которых было обусловлено, с одной стороны, новизной технологии, с другой — повышенным браком литья из-за обрушения формы в процессе заливки ее металлом. Первое теоретическое обоснование процесса литья в формах из песка было сделано в 1964 г. американским исследователем Г. Диттером, который разработал физическую модель процесса (рис. 5.1) [1,2].
Систему металл—модель—форма ученый разбивает на ряд температурных зон: испарения полистирола, кристаллизации металла на границе металл—форма, конденсации продуктов испарения модели. На основании анализа физической модели он пришел
198
к заключению, что песок в статическом положении на границе металл—форма удерживается продуктами конденсации паров модели, которые связывают его в более холодных слоях, предохраняя форму от обрушения. Батлер и Поопе применили для исследования данного процесса киносъемку и сделали вывод, что получение отливок в формах из песка обеспечивается беззазорным вытеснением модели металлом в процессе его заливки в форму [3]. Р. Вебстер, исследуя данный процесс по оригинальной методике, установил наличие зазора между металлом и моделью, величина которого зависит от температуры металла и скорости его заливки в форму. Для проверки физической модели Диттера он испарял полистирол в пламени горелки и пропускал пары через песок, ограниченный стенками. После удаления стенок песок не удерживался в статическом положении и обрушивался. В глубине слоя песка Вебстер обнаружил слой сконденсированных продуктов термодеструкции модели, который практически не имел прочности. Эти опыты поставили под сомнение теоретические положения Диттера [4].
Конденсация стирола
Рис. 5.1. Физическая модель ЛГМ в форме из песка Г. Диттера
199
Комплексные исследования процесса взаимодействия металла с моделью из пенополистирола в полости литейной формы методом скоростной киносъемки, физического моделирования, исследования газового режима формы и теоретического анализа позволили предложить физическую модель процесса, основанную на том, что между металлом и моделью при заливке формы образуется зазор 5. В этом зазоре происходит термическая деструкция модели, парогазовая фаза которой формирует газовое давление. Статическое положение стенок формы из песка на границе форма—зазор 5 обусловлено силами фильтрации газового потока, а на границе металл—форма — прочностью самой формы [5].
С точки зрения теории грунтов кварцевый сухой песок является сыпучим телом, не имеющим сил сцепления между частицами, но обладающим силами внутреннего трения. Как показывают новейшие исследования механики сыпучих тел, вопросы устойчивости грунта и его давления на ограждения являются частными задачами теории предельного равновесия грунтов. Предельное напряженное состояние грунта в данной точке характеризуется таким напряженным состоянием, при котором малейшее внешнее воздействие может вызвать необратимую деформацию — сдвиг. При таком состоянии сопротивление сдвигу в рассматриваемой точке равно предельному для данного тела значению [6].
