Возможности теоретического расчета оптимальной продолжительности заливки

Заслуживает внимание метод разработанный Б.Б. Гуляевым.

Исходные положения для вывода требуемых формул:

1. Скорость истечения металла из литниковой системы в полость формы определяется из выражения:

а – вес отливки кг

2. Определение расхода металла протекающего через канал постепенно уменьшающегося сечения за время от 0 до t, производится по формуле:

где: V – скорость течения металла

k – коэффициент затвердевания (из выражения )

R – радиус канала

3. При подводе металла в массивную отливку тонким литником предполагается, что металл в литнике затвердеет раньше, чем в отливке, поэтому расчет ведется по сечению литника.

4. При подводе металла в тонкую стенку (толщина литника равна толщине стенке) предполагается, что в форме металл останавливается из – за образования твердой корки на поверхности конца потока.

Таким образом определение продолжительности заливки t₃ толстостенной отливки в выражение для определения расхода металла q вместо скорости течение металла V необходимо подставить значение этой скорости для данного случая, т.е. Затем вместо q подставить вес всей отливки a, а вместо радиуса накола R его значение

где: - относительная толщина слоя затвердевшего металла в литниковом канале.

Принимая k = 0,14 см/сек и n = 0,20 расчетную формулу перепишем в следующем виде:

t₃=1.35

Для определения продолжительности заливки необходимо учесть время живучести потока. Расчет живучести потока производится по формуле:

Отбрасывая 2 – ой член под знаком квадратного корня и полагая, что А = 0,25, получим:

Подставив значение R в формулу для определения расхода металла q и принимая ΔT=20⁰C, получим формулу для определения продолжительности заливки тонкостенных отливок .

Полученные формулы выведены при больших упрощениях. Надо полагать, что при установлении продолжительность заливки нельзя исходить только из условий заполнения формы металлом. Форма может быть заполнена металлом, но если при этом возникнут спаи, завороты, складки и др. пороки в поверхностном слое отливки, то это укажет на то, что условия заливки, в т.ч. и продолжительность заполнения формы, выбраны неправильно. Неправильный выбор продолжительности заливки может привести к возникновению в отливках недоливов; волнистости и складок в поверхностном слое; ужимины и засоров из – за обгара верхнего рабочего слоя формы; газовых раковин и др. пороков. Все это подтверждает, что для определения продолжительности заливки нельзя установить единую формулу, учитывающая указанные и др. обстоятельства. Для решения поставленной задачи должны быть написаны неравенства:

t_зал>t_газ

t_зал<t_жив

t_зал<t_обг

t_зал – продолжительность заливки.

t_газ – время поступления равенства гидростатического напора, поднимающегося столба металла и давления газов на поверхности металл – форма.

t_жив – время (от начала заливки) живучести верхних слоев металла.

t_обг – время, характеризующее стойкость формы на обгар.

Если удастся определить значение t_газ, t_жив, t_обг то приведенные неравенства позволяет выбрать оптимальную продолжительность заливки. Для определения значения t_газ по известному гидростатическому напору воспользуемся формулой:

Δр – давление на границе металл – форма, отсчитываемое от атмосферного;

Т – температура формы в К;

В – константа газообразования;

μ – вязкость газа;

Р_Н - 1 атм;

m – пористость формы;

К – газопроницаемость формы;

- определяется по таблицам

- критерий гомохронности процесса

l – толщина стенки формы

t – время

Значение t_жив может подсчитано по формулам определяющим доительность живучести потока (по формуле Гуляева). Необходимо разработать метод расчета жидкотекучести применительно к конкретной отливке. Расчет t_жив приближенно может быть произведен исходя из положений:

1. Заполнение формы от наиболее охлаждаемой части отводится только теплота перегрева;

2. Температура на поверхности металл – форма в момент контакта металла с формой подсчитывается по формуле:

в_м и в_ф - коэффициенты аккумуляции металла и формы;

Т_ж - температура заливки.

Продолжительность отвода теплоты перегрева от единицы длины, считая от конца потока, может быть подсчитана по формуле:

где: f – площадь поперечного сечения потока;

C и γ – теплоемкость и удельный вес жидкого металла;

α – коэффициент теплоотдачи;

Т_ф – температура формы;

Р – периметр поперечного сечения потока;

Т_лик - температура ликвидуса.

Поиск по сайту: