КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Гидравлические особенности литейного процесса при заливке сплава сверху вниз
В современной литейной стереотипной технике в основном применяют два способа литья стереотипов: заливку сплава свободно падающей струей сверху вниз и заливку под принудительным давлением струей, направленной снизу вверх. При анализе гидравлических условий поведения струи сплава и заполнения формы важно учитывать конечные технологические задачи: быстродействие литейных установок, особенно в газетном производстве, хорошее качество отливки и относительную стойкость матриц при многократно повторяющихся отливках. При заливке сплава сверху вниз скорость движения струи v приближенно может быть определена из условия течения сплава через малое отверстие в вертикальной стенке: » = Ф 1/2^77, (2.1) где ф — коэффициент скорости, равный ~0,95—0,97; Я — высота столба сплава. Расход сплава через прямоугольное сечение литейной щели может быть определен по формуле Q=|i.fe-fl К2^ЛГ, (2.2) где \х — коэффициент расхода, равный ~0,62; Ъ — ширина отверстия; а — высота отверстия. Средняя скорость vcp заполнения формы сплавом может быть рассчитана по формуле
"ср =» 41 или уср = 4" = Iх V*!7", (2.3) п" г где h' — толщина струи в сжатом сечении; h" — высота сечения формы. Действительная скорость потока значительно (на 50— 60 %) меньше вследствие противодавления воздуха, сил трения расплава при непрерывно изменяющихся вязкости и гидравлических сопротивлениях в литнике и форме. При течении сплав, соприкасаясь со стенками, становится более вязким, течет медленнее, образуя корку, в то время как внутренние слои сплава текут с большей скоростью, частично размывают эту корку, способствуя тем самым заполнению углублений в матрице. Вместе с тем такое слоистое течение непрерывно изменяет условия теплопередачи от сплава к форме, а значит, и условия кристаллизации и охлаждения отливки.
С учетом трения и противодавления воздуха скорость потока сплава (по Заксу) может быть определена по формуле ^/WESL, (2.4) где Р — давление на сплав; Рв — противодавление воздуха; у — УД. вес сплава; 2£ — сумма коэффиицентов гидравлических сопротивлений для сужений потока в литнике, его расширения и закругления в самой изложнице, а также трения в литниковой системе. Так, для литейного автомата типа ОГА, принимая сечения перед краном F =35—40 см2, при входе в форму F2=20 см2 и собственно в форме /**3 = =40 см2, можно принять (по Вейсбаху) Јi — для сужения потока — 0,34; |2 — для внезапного расширения (*-Г £з = 0Д а сопротивление с учетом трения Ј4=1J5 (по Заксу). Общее суммарное сопротивление составит 26 = 0,34+1+0,3+1,75^3,4. В этом случае скорость потока v (без учета противодавления воздуха Рв) составит _ / 2gP, / 2g-0,6 где Р — давление столба, равное 6-104 Н/м2; Y — УД. вес. сплава ~ 10 500 кг/м3. Зная скорость, определим число Рейнольдса: Re= V где v — средняя скорость движения потока, м/с; v — коэффициент кинематической вязкости сплава при температуре заливки, м2/с; Ягидр — гидравлический радиус (м), равный отношению площади поперечного сечения потока к длине смоченного периметра этого сечения. Значение Re при скорости и «1,65 м/с оказывается значительно больше его критического значения /?£?крит = 2300, при котором движение потока из ламинарного переходит в турбулентное. При этом вихревые потоки заливаемого сплава захлестывают инжектированный и заполнявший изложницу воздух и затрудняют его выход. Газы, вытесняемые сплавом, частично выходят из отливки через вентиляционные каналы в замке или донной планке и полукольцах, а частично застревают в отливке, особенно в ее верхней зоне. Поэтому при расчете полостей каналов нужно исходить из условий, что площадь сечения вентиляционных каналов и их размещение должны обеспечивать свободное течение жидкого сплава из формы и свободный выход воздуха.
Вентиляционные каналы выполняются в виде широких щелей глубиной 0,05—0,1 мм. При расчете вентиляционных каналов задается их глубина, определяется площадь поперечного сечения каналов и общая ширина воздухоотводов. Вентиляционная система изложниц стереотипных литейных машин оказывает существенное влияние на качество литейной структуры стереотипов и их тиражестойкость. Так, при глубине вентиляционных каналов 0,08—0,1 мм общая их ширина в станках для отливки газетных стереотипов должна находиться в пределах 140—160 мм, а книжно-журнальных —50—70 мм. Вентиляционные каналы на донной планке (или в замке) должны быть расположены равномерно по всей длине. В полукольцах вентиляционные каналы наиболее часто должны быть расположены в области, примыкающей к литнику. Затрудненность выхода воздуха при заливке сплава струей сверху вниз в условиях интенсивного турбулентного потока порождает значительную газовую пористость в отливке и ухудшение ее механических свойств. Поэтому естественно стремление советских и зарубежных исследователей к внесению усовершенствований в литейную систему стереотипных станков с целью обеспечения более благоприятных условий заполнения формы сплавом. Способ литья струей, направленной снизу вверх, имеет преимущество по сравнению с ранее рассмотренными, так как поднимающийся вверх поток сплава в условиях правильно подобранных скоростей впуска и течения по изложнице гонит впереди себя воздух и выталкивает его в систему вентиляционных каналов. При этом скорость потока и геометрическая форма литников должны быть подобраны таким образом, чтобы поток сплава не завихрял воздух, не обгонял его, а плавно вел впереди себя и в то же время чтобы сплав сохранял достаточную текучесть при заданной температуре и хорошо заполнял наиболее удаленные от литника углубленные участки матрицы. Следовательно, гидродинамические режимы заливки сплава должны жестко регламентироваться и правильно сочетаться с термическими условиями литья. Кроме того, при заливке снизу вверх необходимо максимально снизить величину гидравлического удара, неизбежно возникающего при любом виде литья в момент резкого прекращения подачи сплава после заполнения изложницы.
Дата добавления: 2015-04-24; Просмотров: 498; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |