Иванов (550688), страница 11
Текст из файла (страница 11)
В основе методов лежат две математические модели относительной продолжительности затвердевания конструктивных элементов: «приведенных толщин» и «вписаииых сфер», применимость которых при литье в однородные неметаллические формы, отличающиеся низким коэффициентом аккумуляции теплоты, в том числе нагретые, неоднократно подтверждена экспериментальными исследованиями и практикой производства. Метод приведенных толщин.
Для оценки относительной продолжительности затвердевания различных по форме тел Н И. Хворинов ввел понятие приведенной толщины Я = У,/З„где У« — объем охлаждаемой отливки; В, — поверхность ее охлаждения. Используют также понятие приведенной толщины сечения Я = НР, где Р— площадь сечения; Р— периметр. Отношение ЯР допустимо брать в случаях протяженных элементов, например стояков; коротких элементов типа шеек прибылей н питателей, у которых отсутствует отдача теплоты с торцовых сторон.
Приведенная толщина (в литературе называют также «модулем охлаждения», или «отношением У«~3,») приравнивает, в первом приближении, отливку типа бруса или компактного тела по относительной скорости охлаждения к плоской стенке соответствующей толщины. Разбивая сложную отливку и ЛПС на конструктивные элементы, которые так или иначе приближаются к пластине, брусу или компактному телу, и, пренебрегая взаимным обогревающим влиянием этих элементов в период затвердевания, с помощью метода приведенных толщии оценивают последовательность затвердевания элементов. Для обеспечения направленного затвердевания необходимо соблюсти условие непрерывного увеличения приведенной толщины от удаленных тонкостенных участков отливки к прибыли.
о -»(Н»(я м ~зл> где тт'„, ттэ„т, атлет — приведенные толщины рассматриваемых участков соответственно п-го, прилегающих к п-му со стороны более тонкой части отливки и со стороны прибыли. Формулы для расчета приведенной толщины различных конструктивных элементов даны в табл. 3.3. Степень необходимого увеличения приведенной толщины установлена экспериментально. Ниже даны соответствующие расчеты, в основу которых положены эмпирические формулы.
Таблица Хя Формулы дли расчете ириеедеииоа толщины Конструктивное элемент Приведенная толптина сечения элемента по Формуле Я = Р)Р Тел- ятина Дли- на ш- рнна элемента по Формуле Н = у/8 Внд где Р,„, = Р,1Р „, — приведенная толщина сечения питателя, мм; Е, и Р„, — площадь, ммп, и периметр, мм, его сечения; и— коэффициент пропорциональности; определяют эмпирически и приближенно пРинимают, й =!1; Ьэ =- !' !Зу — пРиведеннаЯ толщина теплового узла отливки, мм; прй налйчий в отливке двух и более узлов Я определяют отдельно для каждого узла; туо — масса от- 64 Р а с ч е т ЛПС т н п о в 1 — 1П, 7П при изготовлении небольших отливок.
Применительно к литью по выплавляемым моделям метод разработан М. Л. Хенкиным на основе обширных экспериментальных исследований с отливками из углеродистых сталей. Сечение стояка определяют рациональным размещением отливок. Автор рекомендует брать стояки диаметром Ып =- 26-:-65 мм (при меньшем — недостаточно прочны, при большем — образуют громоздкие и тяжелые блоки). При расчете стояка, учитывая незначительное влияние торцовых участков, в расчет принимают приведенную толщину сечения Ьэо = Рс!Р„где Р, и, Р, — площадь, мм', и периметр, мм, нормального сечения стоийа.
Питатель при этом рекомендуется рассчйтывать по следующей эмпирической формуле, в которой первый множитель, стоящий после й, характеризует параметры отливки, второй — параметры ЛПС: Л'пят — — й К"Ффо р !питтс, - (3 2) рнс. З.э.
К расчету элементов кнтлннн длк неболв- шоа отлкккк ливки, кг; 1,н,— длина питателя, мм; выбирают 1, = 4 —:8 мм, т. е. минимально достаточной для отрезки отливок от литников. При питании отливок от цилиндрического коллектора, выполненного в виде утолщения стояка, например дискового коллектора, принимают приведенную толщину его Лллэ артеле Рк. цнт Ж 1,15йс (3 3) Выг]оту коллектора принимают равной его диаметру нли несколько большей. Для кольцевого коллектора Я„. „,„,„(0,7 —: 0,75) К,.
При ЛПС с коллекторами в виде прямоугольного бруса приведенную толщину сечения коллектора можно определить также по формуле Рк ж (0,75 —: О 85) Рс (3.5) Дополнительные условия метода: если размеры питателя, определенные по формуле (3.2), не укладываются на тепловом узле отливки, то необходимо уменьшить их до требуемых, а затем определить приведенную толщину стояка, поменяв местами /с,„, и Кс в формуле (3.2); расстояние от верхнего уровня литниковой воронки до верхнего уровня отливки должно быть не менее 60 мм; при изготовлении отливок нз медных сплавов приведенные толщины для стояков и питателей могут быть уменьшены на 30 — 40 %.
П р и м е р 1. Рассчитать ЛПС типа 1 (центральный стояк) для детали кушко» из стали 35Л; масса отливки по = 0,185 кг (рис. 3.9). Тепловой узел отливки представляет собой цилиндр диаметром с( = 18 мм и длиной 1 =- 40 мм. Приведенная толщина его )э )т /3 [(п14) И21 Ицс( 1 1 2 (и/4) 82] = 1(1/4) 18т 40Ц18 40+ (1/2) 18к! = 3,7 мм.
Далее принимаем 1пнт = 8 мм, учитывая отрезку отливок дисковой фрезой, т(с = 35 мм, исходя из рационального размещения деталей. Тогда )7с = Рс/Рс = [(и/4) Нс]/(и с(с) = [(П4) 35 ]/35 = 9 7 мм. Теперь по формуле (3.2) находим Э..э;йт Эгэ тэ...~т,= ~;. Э3 ЭЛЭЭ,', 8/Эл -Сэ 3 П1р Я. И. Шкленнккл Приняв прямоугольное сечение питзтеля толщиноа а„ит = (4 мм, находим сто ширину Ь„„т.
Тяк как Р„„т = — асвтьвит/(2аиит+ 2Ьсят), то Ьсит = 2аии Риис/(асят+ 2Ринт) = 2.!4.4,6!()4+ 2.4,6) = 27 мм. Р а с ч е т п о л ы х с т о я к о в (разновидность ЛПС типа П 1), характеризующихся в ряде случаев высокой экономичностью. При- веденные толщины сечения полого стояка и питателя рассчитывают по формулам )-зс сл )7 1 605Рс 4 (3.6) Длину питателя принимают равной 8 — 10 мм. Диаметр стояка по средней линии сечения 45 — 200 мм, высота 300 мм. Полый стояк выполняют коиусным: толщины его стенки вверху и внизу соответственно равны с,в!.
С,зз а, „„„=3,24)7,; а, „„,=3,24)7, (3,6 а) Расчет литниково-питающей системы с с и ф о н н ы м с т о я к о м (тип 1у) при литье магнитов из сплавов типа ЮНДК. Питатель для удобства отделения отливки ударом выполняют с пережимом. Высота питателя Ь,и, обычно соответствует высоте отливки. Толщина питателя тогда составит а,= 2)7,Ь „)'(Ь вЂ” 2)7, ). (3 7) В месте пережима, как показал опыт, оболочковая форма хорошо прогревается, и ширина пережима а„'„, может составлять лишь часть расчетной ширины питателя а,',„, = й'аи„„ (3.7а) где А' — коэффициент, отражающий марку сплава, для сплава ЮНДК35Т5 й = 0,8; для ЮНДК24Т2 й = 0,7; для ЮН15ДК24 и ЮНДК15 й = 0,6 (ГОСТ 17809 — 72).
Необходимую приведенную толщину стояка, заполняемого сифоном, рекомендуется определять по формуле 198) Йс, сиф = 1~5)7с. (3.8) Комплексный метод. Приведенные толщины в первом приближении отражают различия в скоростях затвердеваняя конструктивных элементов отливок и ЛПС, но не отражают некоторых теплофизических и технологических факторов, оказывающих заметное влияние на процесс затвердевания отливок, в том числе: ускорение затвердевания цилиндра и сферы по сравнению с оценками по приведенным толщииам, тепловое состояние прибыли, объем питаемого узла.
В формулах (3.2) — (3.8) факторы такого рода нашли частичное отражение в виде опытных численных коэффициентов н степенных зависимостей. Однако возникает задача их более строгого учета. Опираясь на идеи Р. Намюра, Я. И. Шкленник предложил следующую формулу для расчета объема прибыли (см'), имеющей конфигурацию в виде усеченного конуса 11081: 'к'я птк(1 + ())зул).>з+ 3р)т (3.9) Слагаемые отвечают требованиям: первое — более позднему затвердеванию прибыли по сравнению с отливкой, второе — гарантированному минимуму запаса жидкого расплава в прибыли к концу затвердевання.
К абсолютным величинам, входящим в формулу (3.9), относятся: Р— приведенная толщина теплового узла отливки, питаемого от прибыли; р — объемная усадка; для стали принимают р = 0,06; 1Уф — объем расплава в форме, питаемый от данной прибыли, т. е. объем залитого в форму расплава, который, очевидно, больше объема твердой отливки, 1'ф = 1'о (1 + Р). Таблица З.4 Для расчета Рт и )'ф~сначала р в с дезствнв прибыла н торца, необходимо определить места уста- вырвыеввыз в твлпеннах тела отлвввв новки прибылей, опираясь на опытные данные о радиусе деиствия прибыли и торна (табл. 3.4). Факторы, влияющие на объем прибыли, включены в формулу (3.9) в качестве безразмерных эмпирических коэффициентов.
Ниже приведены данные для выбора н рас- Начальная температура формы, С Прнбыль терев 8 — 10 10 — 12 900 !200 8 — 10 12 — 15 чета безразмерных коэффициентов применительно к литью по выплавляемым моделям: и — коэффициент, учитывающий расстояние между питателем и шейкой прибыли, он отражает факт заполнения сливной прибыли несколько охлажденным расплавом; значения и выбирают в зависимости от расстояния между питателем н шейкой прибыли Е, выраженного в толщинах тела отливки. 1,0 1,03 1,05 1,10 1,18 1,2 2 2-'8 0'-10 10-20 20-80 80-40 у — коэффициент конфигурации прибыли и теплового узла отливки; учитывает отклонение в продолжительности затвердевания тел, имеющих одинаковую приведенную толщину, но различную форму.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
