Формирование отливки при литье под низким давлением

Язык труда и переводы:
УДК:
621.74.043.2
Дата публикации:
30 мая 2022, 11:51
Категория:
Литейное и сварочное производство
Авторы
Лившиц Виктор Борисович
МИРЭА — Российский технологический университет
Кушнир Александр Петрович
НЦ НВМТ РАН филиал Института машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук
Шумилин Виктор Константинович
МИРЭА — Российский технологический университет
Аннотация:
Рассмотрены вопросы литья под регулируемым низким давлением, представлены преимущества и недостатки данного метода литья, проведен анализ заполнения формы для получения качественных бездефектных отливок, предложена математическая модель процесса заполнения формы с учетом геометрии отливки. Получены закономерности влияния объема рабочего пространства камеры печи, гидравлического сопротивления, площадей зеркала расплава в тигле и поперечного сечения металлопровода на колебания скорости заполнения формы расплавом. Предложена математическая модель процесса заполнения формы расплавом с учетом геометрии отливки, размеров проходных сечений, режимов течения и динамических параметров жидкого расплава, параметров тепломассообмена, конструкции вентиляционной системы
Ключевые слова:
низкое давление, литейная форма, математическая модель, заполнение литейной формы, движение расплава, качественные отливки
Основной текст труда

В работе рассмотрен метод литья под регулируемым низким давлением, основанный на использовании перепада давления воздуха или газа для заполнения формы и кристаллизации расплава. Проанализированы преимущества и недостатки данного метода по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы и специальными методами литья в металлические формы, приведен ряд важных мер по охране труда, которые следует учитывать при разработке технологического процесса для серийной технологии с целью снижения профессиональных рисков. Проведен анализ заполнения формы как при постоянной или монотонно изменяющейся скорости потока в ламинарном, турбулентном и переходных режимах, так и при колебательном ее изменении.Отмечено, что колебательный характер измене­ния скорости отрицательно влияет на качество отливок, поэтому сделан ряд предложений по совершенствованию конструкции установки, режимов работы ее пневмосистемы, а также особенностей вентиляционной системы формы, которые должны способствовать гашению колебаний скорости. 

Получены закономерности влияния объема рабочего пространства камеры печи, гидравлического сопротивления, площадей зеркала расплава в тигле и поперечного сечения  металлопровода на колебания скорости заполнения формы расплавом.

Было также показано, что основная проблема состоит в том, что для получения качественных отливок необходимо заполнять форму сплошным потоком при скоростях, обеспечивающих последовательное заполнение формы, исключающее захват воздуха расплавом, образование в отливках газовых раковин, попадание в них оксидных плен и неметаллических включений. Однако неизбежное при этом уменьшение скорости потока, необходимое для сохранения его сплошности, сопряжено с возможностью преждевременного охлаждения и затвердевания расплава, т. е. с процессами, недопустимыми в период до полного заполнения формы. Поэтому, как и в других литейных процессах, при литье под низким давлением важно согласование гидравлических и тепловых режимов заполнения формы расплавом.

Исходя из проведенного анализа, была предложена математическая модель процесса заполнения формы расплавом с учетом геометрии отливки, размеров проходных сечений, режимов течения и динамических параметров жидкого расплава, параметров тепломассообмена, конструкции венти­ляционной системы.

Решена задача обеспечения движения рас­плава в форме с необходимой технологической скоростью при получении отливок с переменной толщиной стенок по высоте. Математическое описание поведения такой системы включает в себя уравнение движения расплава переменной массы при за­полнении формы, термодинамические уравнения, характеризую­щие изменение состояния газа переменной массы, входящего в установку, с учетом его прогрева [1–4].

Приведены результаты расчета отливки высотой 0,3 м, изготовленной из алюминиевого сплава, подтвержденные экспериментальными данными. Отмечено, что наиболее удовлетворительные результаты получаются при использовании систем с регулированием скорости нарастания давления в камере установки.

Литература
  1. Лившиц В.Б., Кушнир А.П. Исследование структуры и свойств отливок из силуминов. Литейное производство, 2021, № 4, с. 19–22.
  2. Кушнир А.П., Лившиц В.Б., Мамедова И.Ю. Влияние термической обработки на структуру и свойства сплавов Al–Cu при литье с противодавлением. Литейное производство, 2022, № 4, с. 6–9.
  3. Лившиц В.Б., Кушнир А.П. Особенности формирования поверхностного слоя отливки при контакте с покрытиями формы. Литейное производство, 2022, № 1, c. 7–9.
  4. Glazoff M. V., Khvan A., Zolotorevsky V., Belov N., Dinsdale A. Casting Aluminum Alloys. Their Physical and Mechanical Metallurgy. Elsevier Ltd., 2018, 562 p.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.