CC BY
14
114
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
: ; УДК 621.74.01
¡1 ВОЗМОЖНОСТИ влияния
ГАЗООБРАЗОВАНИЯ В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ И НА РЕЖИМ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА В ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЕ
М.М. Суюндиков, М.Ж. Тусупбекова
Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова
ill Мацалада цую ¡ухлыбы бойындагы газдардыц цую жуйеЫ арнасымеи
агатын суйьщметалга араласу мумюндШ туралы жэне сол ccvenmi цалыпщ металл щ?ю туз1м1не эсер етумэселес'г талцыланады.
Ш§; В статье обсуждается возможность попадания газов из атмосферы
1§|| литейной формы в поток жидкого металла при его течении по каналам литниковой системы и тем самым влияние газов на режим заливки металла в форму.
The article discuss a possibility of hit of gas in the liquid metal flowing from atmosphere of casting mould byflowing in the runner. The article discuss influence of gas on condition offlowing of metal in casting mould.
В процессе заливки литейной формы горячий расплавленный металл входит в интенсивное взаимодействие с материалом формы. Литейная форма представляет из себя пористую среду, состоящую из кварцевого песка как огнеупорного наполнителя, глины как связующего, воды как растворителя глины и различных добавок, для увеличения податливости, уменьшения пригораемости и т.д. В результате воздействия высокой температуры протекают процессы деструкции, разложения, кипения составляющих литейной формы. Продукции этих процессов заполняют поры и, расширяясь, устремляются в направлении более низких температур и давлении.
Проблема инжекции газов в поток жидкого металла в литниковой системе рассмотрены в работах [1,2]. Общеизвестно, что замешанные в расплав газы являются причиной образования газовых раковин в отливках. Кроме этого, в [1] показано влияние замешивания газов в поток на
№2, 2004 г.
115
режим заливки литейной формы. Например, наглядно представлены изменения объемного расхода в зависимости от условия входа в стояк. Влияние газов на расход из литниковой системы особенно отчетливо предстает при сравнении данных опытов на прозрачных газопроницаемых моделях с результатами производственных испытаний в условиях заливки металла в литниковую систему- с пористыми стенками из песчано-глинистых смесей.
При прочих равных условиях газонепроницаемая литниковая система, состоящая из чаши и стояка без закругления верхней кромки стояка обеспечивала расход (2-1,53 л/с, а та же система с тщательно закругленной кромкой стояка увеличивает расход до 0=1,7 л/с. В то же время те же опыты уже с газопроницаемыми стенками литниковой системы (стояка) дают данные (3=0,58 л/ с для случая без закругления и <3=1,07 л/с с закруглением кромки стояка.
Как; видно, самый большой расход <3=1,7 л/с имеет место в газонепроницаемой литниковой системе с закругленным входом в стояк. Уменьшение расхода до <3=1,53 л/с вызвано сужением потока во входе в стояк с закругленной кромкой.
В следующих примерах литниковых систем с газопроницаемыми стенками стояка расход уменьшается до <3=0,58 л/с, т.е почти в 3 раза меньше по сравнению с <3=1,53 л/с, при одинаковых условиях входа в стояк из-за незаполнения сечения стояка по всей высоте. В последнем варианте закругление кромки стояка исключает возможность незаполнения сечении стояка, однако, расход <3=1,07 л/с все же довольно низкий. Это объясняется подсосом газов из атмосферы в поток. Тогда часть сечения потока жидкости оказывается занятой атмосферным воздухом и расход самой жидкости уменьшается.
Для постановки модельных опытов и разработки методики расчета литниковой системы исходят из соображения обеспечения в «опасном» верхнем сечении стояка давления в потоке равного или несколько больше атмосферного. Этого считается достаточно для предотвращения попадания газов в поток.
Данное представление послужило основанием целому ряду исследователей для определения методики гидромодельных исследований и успешно переносить данные лабораторных опытов на эксперименты в натуре.
Однако, открытым оставался вопрос - почему при определенных соотношениях : Ршл : Рг расхождение между лабораторными и натурными опытами становятся заметными.
Можно предположить, что данный подход оправдывает себя только в отдельных случаях, когда Р намного меньше Рст и Б .
116
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
В подавляющем большинстве случаев следует ожидать влияние газов в литейной форме на режим заливки металла. Этому имеются следующие предпосылки.
Во-первых, в слоях формы, окружающих литниковую систему, фактическое давление газов не равно атмосферному, а намного больше этого. В момент испарения вода увеличивает свой объем примерно в 1700 раз. Это вызовет увеличение давления в порах формовочной смеси. Первоначальное газовое давление по литературным данным составляет Рг~ 16 кПа, что равно приблизительно 200 мм столба жидкого чугуна. Это значительно больше давления в потоке металла в литниковой системе.
Во-вторых, литниковая система включает в себя различного вида местных сопротивлений типа «поворот канала», «резкое сужение», «внезапное расширение» и др., что нарушает плавное течение металла, вызывая турбулизацию потока. Все это облегчает замешивания газов в металл.
В-третьих, на пути движения газов в противоположном от металла направлении образуется «водяной затвор» из-за конденсации паров и газов в холодных слоях формы, что вынуждает к повторному увеличению давления в порах формовочной смеси.
Обсуждаемая проблема относится к литью в песчано-глин истые формы. В металлических формах благодаря отсутствию источников газообразования (если пренебречь влиянием слоя теплоизоляционной краски толщиной < 0,5 мм) исключено замешивание газов в поток. Из этих соображений требуется постановка экспериментов для сравнительной оценки процессов заливки в песчано-глинистые и металлические формы. В лабораторных условиях необходимо провести серию экспериментов по гидромоделированию с измерением гидравлических параметров потока в различных сечениях литниковой системы и построением эпюры давлении вдоль потока.
Практическим результатом данных исследований следует считать разработку оптимальной конструкции и усовершенствованной методики расчета литниковой системы для литья в песчано-глинистые формы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рабинович Б.В. Литниковые системы для чугунных отливок.- М., 1958 - 61с.
2. Тодоров Р.П., Пешее П.Ц. Дефекты в отливках из черных сплавов - М., 1984184 с.
