Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
Для равновесия связанного сыпучего тела необходимо, чтобы сдвигающая сила была меньше суммы удельных сил внутреннего трения и сцепления:
т = с^ф + См, (5.36)
где См — удельная сила магнитного сцепления.
На рис. 5.18 представлена физическая модель магнитной формы при заливке ее металлом.
у
Рис. 5.18. Физическая модель магнитной формы: 1 — металл; 2 — модель; 3 — ферромагнитный материал; 4 — опока
Как следует из анализа физической модели магнитной формы, наиболее опасной с точки зрения прочности формы является граница форма—зазор 8 (участок а-б). На участке а-б будут действовать следующие удельные силы:
• давление со стороны песчаной стенки ох;
• удельная магнитная сила притяжения между ферромагнитными частицами Р\,
• давление Рг на границе а-б, вызванное градиентом магнитного поля;
• давление газа Рг со стороны зазора 8.
228
Для равновесия системы сил, действующих на границе а-б, необходимо, чтобы их сумма на ось х равнялась нулю:
gx-Pi + P2-Pt = 0. (5.37)
Равенство (5.37) можно упростить, если разбить его на две части. Можно допустить, что магнитное сцепление между частицами компенсирует давление со стороны наполнителя:
ох=0. (5.38)
Давление, вызванное градиентом напряженности магнитного поля, компенсируется газовым давлением и силами магнитного сцепления:
P2-(Pr + Pi) = 0. (5.39)
Из-за максимального уплотнения формы и невозможности ее бокового расширения можно считать, что форма находится в предельном напряженном состоянии [9]. Если расстояние Ъ между металлом 1 и стенкой опоки 4 больше, чем высота модели L, то можно пренебречь силами внешнего трения. Условие предельного равновесия в этом случае запишется:
ах =(YZ + P0)tg2(45o-|)-2CMtg(45°-|) = 0 (5.40)
или
CM=~(yZ + P0)tg(45°-|),
где Р0 = yh.
Если в < L, то необходимо учитывать силы внешнего трения ферромагнитного наполнителя о стенки опоки и модель. Давление наполнителя ох на границе а-б определится уравнением [9]
ах =aztg2(450 -|)-2C„tg(450-|). (5.41)
Из (5.41) при условии (5.38) следует:
C.=|aztg(45'-|). (5.42)
229
При наличии сил внешнего трения Ог определяется уравнением (5.17), и уравнение (5.42) примет вид:
С =1
м 2
где tg(p.
A,tgcpE _tg91+tg92 .
6у -Mgcpsf
' (1-е *)
tg
45°-^ V 2y
(5.43)
; epi, ф2, ф — соответственно углы внешнего
трения о стенку опоки, о модель и внутреннего трения.
X
Анализ уравнения (5.43) показывает, что при отношении — > 3
Ъ
величина магнитного сцепления при прочих равных условиях стремится к постоянному значению:
С=
I-^-tg(45°-f) 2Л1?ф? 2
(5.44)
При малых значениях 2 и больших Ъ магнитное сцепление будет определяться уравнением (5.40) и внешним трением можно пренебречь. Магнитное сцепление См связано с напряженностью магнитного поля //уравнением (5.34), однако для расчета магнитного поля проще оперировать магнитной индукцией. Учитывая, что В = \1аН, и подставив значение См из уравнений (5.40) и (5.43) в (5.34), получим:
51=^0(yZ + P0)tg(45°-^
(5.45)
В2=Ж
?ф
(1-е
-ktgqv
tg(45° -2)
(5.46)
Уравнения (5.45) и (5.46) являются основными уравнениями для определения индукции магнитного поля формы и расчета маг-нитопровода, причем для мелкого литья, когда расстояние между отливками, отливкой и опокой соизмеримо с высотой отливки, можно использовать уравнение (5.45), а для среднего литья, где
230
соответствующие расстояния меньше высоты модели, нужно использовать уравнение (5.46).
Условие равновесия (5.39) запишется с учетом значения Рг:
amFTJr\
Е<-^-(1-е
1 2ШСП
стгп%
(5.47)
На рис. 5.19 представлены характер изменения удельных сил сцепления между частицами материала Р\, давления на модель под действием градиента напряженности Р2 и разность этих давлений Рг~ Р\ = ±Р. Зависимость изменения разности давлений ±Р имеет три экстремальные точки. В центре модели действует максимальное давление 20 г/см2; второй максимум (15 г/см") имеет место на расстоянии 1/4 от края модели. На концах модели суммарное давление отрицательное, т. е. удельная сила сцепления более чем в 5 раз превосходит давление на модель. Распределение давления на границе модель—форма в данном случае таково, что без модели полость формы под действием давления Р2 зарастет ферромагнитным материалом. Расчеты для данного конкретного случая показывают, что для предотвращения зарастания полости формы необходимо выполнить условие: Р2 - Р\ = РГ, или газовое давление в зазоре 5 быть не менее Такое давление вполне реально, и получить его можно, если воспользоваться уравнением (5.47) для определения соответствующих параметров технологии литья.
должно 20 г/см2
Рис. 5.19. Изменение величины давления на модель в магнитной форме на границе модель-—форма
231
Для изготовления магнитной формы используются различные ферромагнитные материалы: литые чугунные и стальные дроби ДЧЛ и ДСК (ГОСТ 11964-44), стальные и чугунные колотые дроби ДЧК и ДСК (ГОСТ 11964-66), железные порошки ПЖ-1 и ПЖ-5. Выбор ферромагнитного материала для литейной формы определяется технологическими и санитарно-гигиеническими условиями производства. Для получения отливок из чугуна и стали следует применять стальные и чугунные литые и колотые дроби различного фракционного состава, выпускаемые отечественной промышленностью.
