Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
При дальнейшем увеличении расчетной скорости металла Умет скорость продвижения фронта термодеструкции модели достигает критической величины ум , которая характеризуется не только
кр
тешюфизическими константами полистирола, но и механической прочностью модели. Известно, что при давлении на модель 0,2 кг/см2 она деформируется при плотности пенополистирола
129
20-25 кг/м3 на 2 %. При заливке формы чугуном для получения такого давления достаточен гидростатический напор металла около 300 мм, что имеет место при производстве мелкого и среднего по массе литья.
Увеличения скорости заливки металла в литейную форму можно достигнуть за счет увеличения площади сечения питателей или металлостатического напора. В нашем случае экспериментально установлено, что увеличение расчетной скорости за счет площади сечения питателей практически не приводит к росту фактической скорости подъема металла в полости литейной формы (рис. 3.13) и она стабилизируется на уровне 4,5-5,2 см/с. Так, увеличение расчетной скорости при заливке формы чугуном с 5,85 до 12,5 см/с, т. е. на 220 %, увеличивает фактическую скорость только на 10 %.
Таким образом, если характеризует термическое сопротивление модели из пенополистирола, то V — термомеханическое. На рис. 3.12, в представлена физическая модель процесса ЛГМ при достижении критической скорости термодеструкции модели V . Второй режим заливки формы металлом характеризуется постоянством скоростей термодеструкции модели и подъема металла в полости литейной формы, поэтому данный режим заливки можно назвать режимом термомеханического равновесия. Он известен еще как режим замещения. В практике чаще всего используется при производстве отливок ЛГМ именно второй режим заливки форм металлом.
При достижении фактической скоростью металла Уист значения критической скорости продвижения фронта термодеструкции модели V начинается третий режим заливки формы, при котором
происходят деформация модели в наиболее слабом месте на границе модель—форма и охват модели расплавом с одной или со всех ее сторон (рис. 3.12, г). В результате охвата модели металл двигается по линии наименьшего сопротивления за счет тепловой усадки модели, в связи с чем фактическая скорость возрастает и практически достигает значения расчетной скорости (рис. 3.13 — III период). Охват модели нарушает газовый режим, давление Рф резко падает и не оказывает сопротивления движению металла. Однако такое заполнение формы металлом не сокращает время заливки, т. к. охват модели происходит раньше, чем успевает произойти ее термодеструкция. При полном охвате модели металлом жидкая фаза и часть модели окажутся внутри металла, заполнив-
130
шего полость формы. Протекание процесса может иметь два продолжения. Разложение жидкой фазы и термодеструкция остатков модели в замкнутом объеме жидкого металла приведут к созданию высокого газового давления, под действием которого в случае сохранения жидкого состояния металла произойдет его выброс через стояк. При образовании затвердевшей корочки металла на границе металл—форма и в питателе внутри будущей отливки образуется значительных размеров газовая раковина.
Однако полный охват модели металлом может и не произойти, и средняя часть модели по мере ее деструкции полностью заполнится металлом. В этом случае жидкая фаза соберется в верхней части отливки, что приведет к образованию открытой глубокой раковины. Таким образом, данный режим заливки формы металлом характеризуется кинетической и тепловой нестабильностью, и он не должен иметь места как с точки зрения качества отливки, так и техники безопасности.
Однако скорость движения металла в узких горизонтальных сечениях литниковой системы и горизонтально расположенных стенках модели отличается от его скорости движения по вертикали при сифонной заливке. На рис. 3.14 представлена схема движения металла в горизонтальных стенках модели, или в каналах литниковой системы [15].
Рис. 3.14. Течение металла в горизонтальных каналах: Уус — скорость термодеструкции модели; Рф — газовое давление продуктов термодеструкции модели; Ум — скорость усадки модели; ^мег — скорость течения металла под действием гидростатического напора уН
131
Исследования проводились при заливке формы из песка алюминиевым сплавом АК9 при 750 °С. В качестве модели использовался пенополистирол массой 25 и 36 кг/м3. При заливке формы вакуумировались до 0,05 МПа. Обработка результатов экспериментов показала, что течение металла в горизонтальных стенках модели происходит под воздействием силы гидростатического давления металла уН, противодействия газового давления в зазоре Рф и гравитационной силы mg. При движении метала за счет теплоты расплава происходит первоначально усадка модели, и металл под действием указанных сил устремляется в образовавшийся зазор между моделью и формой, т. е. течение металла происходит в режиме нижнего охвата модели (рис. 3.12, г). Модель по вертикали дестругирует с предельной скоростью 5,5 см/с. Движение металла в горизонтальном направлении определяется предельной скоростью усадки модели, которая равна 26,6 см/с и не зависит от плотности модели и величины вакуума. Изменение гидростатического давления металла от 70 до 250 см не влияло на скорость движения головного потока металла при сохранении его перегрева выше температуры ликвидуса. При дальнейшем движении металла скорость его в силу снижения температуры в головной части ниже температуры ликвидуса уменьшалась вплоть до остановки потока. Однако вакуумирование формы при 0,05 МПа увеличивало ее за-полняемость примерно в 2 раза по сравнению с заливкой формы без вакуума.
