Бекер (550670), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Для дисперсного потока в . = (0,3/Ье) )Г(б„~р„)'/В (У [с'„[п [(1„„— 1, )/(1 „— 1, )[)'+ + (см+ г/АТЬ)' [1п [(/лик — [е)/(/сел — [е)1)' (3.[У) В частном случае для эвтеитических сплавов я = (0,3/Ье))/ (6 р )~/Ве()/[с„1п [(1 — /е)/(1 г — 1е)1[~ + + Иг'/(/кр — /е)1')» (3 18) где Ве — термичезкая проводимость формы в пределах характерного размера. Чаще всего приходится иметь дело с заполнением турбулентными и дисперсными потоками. Поскольку реальные отливки 87 сложной конфигурации имеют локальные утолщения, резине пе.
реходи, отверстия и окна различной формы, нарушающие свободное продвижение потока в полости формы, осуществить дисперсное заполнение практически невозможно. При скоростях впуска 20 м/с и более невозможно осуществить и турбулентное заполнение, так как происходит разрушение свободной струи. Особенно вильное разрушение струн наблюдается в тех случаях, когда екорость прессования и давление в процессе впуска возрастают. Такие режимы заполнения возможны прн литье под давлением на машинах с горячей камерой прессования.
Возможно нарушение еплошноств впускной струи даже при постоянных условиях истечения. Такое нарушение объясняется возникновением в свободной струе возмущающих сил. Один из видов разрушения впускной струи связан с взаимодействием сил инерции и поверхностного натяжения сплава, обусловливающих возникновение поперечных волновых колебаний (зафиксированных скоростной киносъемкой при скоростях 4000 — 5000 кадрЕс).
Фиксируемая длина устойчивой части впускной струи Е. = 2 )I 2Со„)l р 6„'„„ (3.19) где С вЂ” постоянная, определяемая для различных сплавов экспериментальным путем, С = ~р (т); здесь ч — кинематическая вязкость; о„— скорость впуска нли ее среднее значенне за период заполнения; 6,„, — толщина питателя, равная толщине свободной впускной струи. Например, для алюминиевОго звтектичесного сплава типа АЛ2, заливаемого при температуре 630'С, при 6„„, = 1 мм зависимость длины устойчивой части струи от скорости впуска принимает внд Е, = 0,04з,„.
Для того же сплава, заливаемого без перегрева при температуре 590 'С, Е. = 0,15з„, т. е. устойчивость впускной струи повышается почти в 4 раза,. При больших скоростях впуска (выше 40 и/с) возможен другой вид разрушения свободной впускной струи, связанный с возникновением в ней продольных синусондальных колебаний. Возникновение таких колебаний можно объяснить тем, что сопротивление газов в полости формы становится более существенным, чем поверхностное натяжение сплава.
Этому способствует недостаточная вентиляция формы, которая часто имеет место при заполнении крупногабаритных тонкостенных отливок, требующих большого количества смазывающего материала. Условия движения свободной струи и возможность сохранения сплошности потока заполнения в значительной степени определяются конструкцией литниковых каналов — струя стремится к сохранению постоянной толщины только при наличии сужающейся литниковой системы.
В расширяющихся литниковых системах возможно нарушение устойчивости впускной струи не только из-за волновых возмущений, но и вследствие кавитакин. 88 „т Зл За си а валс З Ф Засл а 2 4 Г л) рвс. 3.36. Зеввсвмость крвтвиеской свороств переводе к тУРо)слевтвомтс ееполпепкзо от отвошевкя вивт)ветл дия сплавов в жидком (и) в твсрдожвдком (о) состоя звяк: 1 и à — силав ПАМ4-3 лри 449 и 393 'С; 2 и 2' — сплав АЛ2 лри ава и 399 'С; 3 и З вЂ” с ав АЛзаВ лри ава и зта С Одним из основных способов повышения устойчивости впускной струи следует считать сокращение ее длины. Питатель желательно подводить к отливке таким образом, чтобы длина устойчивой части струи не превышала значений, определяемых формулой.
Если обеспечивается устойчивость впускной струи, то отливка может заполняться сплошным турбулентным потоком. Нижняя граница скорости, при которой возможно турбулентное заполнение, так называемая критическая скорость рир., турбулентного движения, подсчитывается по следующей формуле4 пир., — — зте т)(26отл (1 — 6~,/6„л)), (3.20) где Ке — критерий Рейнольдса, значение которого завивит от шероховатости поверхности формы и изменяется от 2300 до 10 000; б„л — толщина стенки отливки в месте подвода питателя. Из выражения 3.20 и графиков на рис. 3.36 видно, что с увеличением толщины отливки критическая скорость уменьшаетея.
Турбулентное заполнение приводит к захвату крупных газовых включений. Другой недостаток турбулентного заполнения— малая скорость движения потока, недостаточная для четкого оформления рельефа отливки. Турбулентное заполнение можно рекомендовать лишь для отливок достаточно простой конфигурации, изготовляемвзх с использованием вакуумирования или замещения газов в форме кислородом. Отливки сложной конфигурации заполняются при высоких скоростях впуска, вызывающих дисперсное раздробление впускного потока. Реальная схема заполнения таких отливок представляет собой последовательное превращение дисперсного потока, образовавшегося в месте удара впускной етруи о преграду (стержень), в сплошнои турбулентный гидравлический подпор.
Таким образом, часть полости формы заполняется дисперсным потоком, а удаленные от питателя сечения полости — сплошным турбулентным потоком. Соотношение дисиерсиых и турбулентных потоков завиеит ою енорости виуека, юолщинн отливки и сложности ее конфигурации и главннм образом от числа поворотов потока в волости формвю. Такая ехема названа коследоваеельннм дискеренотурбулененнм заполнением.
Оптимальное значение екороети юп, дискерено-турбулентного заполнения.кодечиевваеюея ко эмпирической формуле П. П. Моеквина~ эл-т = К (1(/ атл/батл) У'2 и+ 11/ ' еввп11' (3 21) где К вЂ” коэффициент, зависящий от тика еилава, для алюминиевых и медных сплавов К = 0,015 —:0,03, для магниевих К = = 0,018 —:0,035, для цинковых К = 0,013 —:0,02; /.„л — длина отливки или расстояние, проходимое потоком от китателя до промывника; Еп — число поворотов поюока в полости формв; е„— продолжительность заполнения. Критические скорости пнр' начала дискерсно-турбулентного заполнения определяются на основании скоростной киносъемки следующими эмпирическими формулами соответственно для цинковых, алюминиевых и магниевых сплавов: (3.22) (3.23) (3.24) Эти формулы выведены для отливок с толщиной стенки 2 — 4 мм при отношении (1„„— 1ф)/(1нр — 1ф) < 1,2.
Так как при последовательйом дисперсно-турбулентном заполнении наиболее выгодным, с точки зрения захвата воздуха и газов и распределения газовой пористости, является первый этап— дисперсное движение, следует стремиться к увеличению его продолжительности. Для этой цели питатель следует подводить в наив большую по объему полость формы, а наиболее удаленной полостью формы должен служить промывник, объем которого позволяет вывести из отливки турбулентный поток, насыщенный газами и создающий в металле, затвердевающем в промывнике, крупную газовую пористость. Продолжительность т „последовательного дисперсно-турбулентного заполнения определяется при условии, что дисперсный характер движения соответствует первому периоду заполнения, а турбулеитрый (сплошиой) — второму: тпосл = (0 3/Ьф) У (ботлрм) /8ф (сн 1П ((/вал (ф)/((лии (ф)) ) + + 0~196 ((ботлрм/Ьф) (сн + г/'-"~(~р)/(1П (((лпн (ф)/((сол /ф)) ) .
(3.25) Формула выведена для сплавов, затвердевающих в интервале температур кристаллизации. При заполнении формы эвтектическими сплавами значение е„, подсчитывается по следующей формуле: тпосл = (0 3/Ьф) (ботлрм) /Вф (сп 1п ((/вол (ф)/((нр Сф)) $ + + 0,196 ((б~,„р„/Ь,р) + 1~ /((„р — 1ф)) 1'. (3.26) 90 б „,нм 0,7 040 0,0 г,о 0,70 аи ОВ Оо ОО/ 007000 00002 07 ОН Гаалс,с Оо I 2 Ю Н бам,НИ а) б) Рис.3.37. Эисперимевтальиые зависимости тввв от аоев лля сплошиого (а) в Лисперспого (б) потопов На практике часто необоснованно увеличивают продолжительность заполнения, особенно при изготовлении крупногабаритных отливок.
Анализ формул (3.16) — (3.18) показывает, что продолжительность заполнения зависит от нида потока, толщины отливки и не зависит от ее габаритных размеров. Результаты расчетов по этим формулам подтверждаются экспериментально. На рис. 3.37 показаны зависимости е„,, от 6„, для различных зиланов. Экспериментальные значения отличаются от расчетных не более чем на 20о4. При дисперсном заполнении с увеличением б,„значение т„„„становится для алюминиевых сплавов различных типов почти одинаковым.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
