Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
Комбинированные способы сушки применяются в серийном производстве отливок с целью сокращения времени удаления влаги при применении водных противопригарных покрытий. При данном способе окрашенная модель первоначально подвергается сушке в воздушном потоке при температуре 50-60 °С в течение 30-90 мин, при этом удаляется 60-80 % влаги. На втором этапе модель помещается в микроволновую печь на 6-15 мин для удаления оставшейся воды. Расход электроэнергии при этом составляет 0,52 кВт/м2 объема камеры или 0,9-2,0 кВт на один модельный блок, состоящий из 4-8 моделей впускного коллектора к автомобильному двигателю [24].
Глава III
ГАЗОВЫЙ РЕЖИМ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ
3.1. Термодеструкция моделей из пенополистирола
Формирование поверхности отливки, ее геометрии и физико-механических свойств при ЛГМ происходит в результате сложных процессов массо- и теплопереноса в системе модель—металл— форма. Наличие модели в форме, которая газифицируется под действием расплавленного металла, меняет сложившиеся теоретические и технологические представления о процессах формирования отливки. Как ни в одном из ранее существующих технологических способов производства отливок, продукты термической деструкции модели предопределяют качество отливки. Очевидно, что главная роль в процессах формирования отливки при данном способе литья принадлежит газовому режиму литейной формы.
Под газовым режимом литейной формы следует понимать количественное и качественное изменение во времени продуктов термической деструкции модели в полости формы, на границе металл—форма и в стенках формы во время заливки металла, его кристаллизации, охлаждения и взаимодействие этих продуктов с металлом на всех стадиях формирования отливки.
Установлено [2], что если при нагреве вещества с низкой теплопроводностью выше температуры его разрушения происходят фазовые и химические превращения, то, согласно теории тепло- и массопереноса, процесс термодеструкции вещества локализуется в узком фронте превращения, а скорость продвижения в глубь вещества будет определяться мощностью источника тепловой энергии и теплофизическими свойствами самого вещества. Пенополисти-рол при объемной массе 20-30 кг/м3 обладает низкой теплопроводностью (Х=1,35 Вт/(м • К)), теплоемкостью (с = 444,45 Дж/К) и температуропроводностью (а = 5,7 ¦ 107 Вт/(м • К)), поэтому процесс термодеструкции модели в полости формы под воздействием
99
тепловой энергии расплавленного металла будет локализоваться в узком фронте взаимодействия модели с металлом, скорость перемещения которого будет определяться теплофизическими свойствами материала модели, гидравлическими свойствами формы, температурой и скоростью заливки формы расплавом (рис. 3.1). На рис. 3.2, а представлены результаты исследования процесса термодеструкции модели из пенополистирола плотностью 25 кг/м3 при заливке формы алюминиевым сплавом (Гзал = 750 °С) [16]. Термопара была расположена в модели вертикально и фиксировала все процессы фазовых превращений в ней на границе модель— металл при подъеме расплава и замещении им модели в плоскости средней ее части. Результаты изменения температуры в зоне начала и конца взаимодействия металла и модели показывают, что процесс имеет пять стадий. На I стадии происходят усадка модели и образование зазора между моделью и металлом; на II — плавление
Рис. 3.1. Физическая модель процесса: 1 — форма; 2 — модель из пенополистирола; 3 — расплавленный металл
100
модели; на III стадии протекает термодеструкция модели с выделением газовой, паровой, жидкой и твердой фаз; на IV стадии зафиксирован процесс термодеструкции жидкой фазы на зеркале металла; волнистость на температурной кривой на V стадии характеризует падение капель жидкой фазы с фронта разложения модели на зеркало жидкого металла и температуру самого металла, т. е. продвижение зоны взаимодействия металл—модель. При скорости подъема металла 4,35 см/с величина зазора между моделью и металлом составила 4,35 • 0,2 = 0,87 (см).
а
и 700
о
ев" 650
ев 600
о.
(О С 550
§
(О Н 500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
Я
и
в?
[V
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
Время, с
Рис. 3.2. Изменение температуры в зазоре между моделью и металлом: а) при плотности модели 25 кг/м3:1 — усадка модели и образование зазора;
И — плавление модели; III — термодеструкция модели; IV — плавление жидкой фазы; V — температура металла; б) при плотности модели 36 кг/м : I —
усадка модели; II — переход в эластичное состояние и начало плавления модели;
Щ — плавление и термодеструкция модели; IV — термодеструкция жидкой фазы на зеркале металла; V — температура металла (см. также с. 102)
101
и
о «Г
I
«и
650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50
0
:
:
;
:
:
:
; --
:-----
; —
т ттт 1 л/ Л 7
1 «С ^ < \ 111 ] V V
тт г
11 1111
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
1,4 1,6 Время, с
Рис. 3.2. Окончание
