Заказать
Промышленный портал
Аренда, конвейер, инвестиции, производство, оборудование, технологии
Главная / Технология металлов / Литейное производство / Литье под давлением / Гидродинамические режимы / Давление на металл / Давление в потоке

Давление в потоке металла

Давление в потоке металла зависит от характера заполнения. Изменение давления в сплошном потоке в общем виде определяется формулой (26). Для алюминиевых сплавов падение давления на пути l можно подсчитать по формуле (29).

Формулы (26) и (29) справедливы при заполнении формы напорным потоком (потоком, ограниченным со всех сторон жесткими стенками).

Если принять температуру потока постоянной (если не учитывать изменения вязкости металла), то изменение давления от какой-то величины р0 до p1 на участке пути l будет

                  (55)

где υотл — средняя по сечению скорость движения сплошного напорного потока.

В турбулентном потоке изменение давления пропорционально квадрату скорости. В первом разделе данной главы выведена формула для определения падения давления при движении турбулентного потока в гладком канале:

                  (56)

где К — коэффициент, зависящий от сплава (для алюминиевых сплавов К = 0,0442).

В турбулентном потоке давление в зоне подпора, принимая его равномерным по всему сечению отливки, можно определить с помощью методики Л. Фроммера.

Если предположить, что вся втекающая жидкость остается в подпоре, то струя, имеющая сечение ƒ и скорость υ, создаст в подпоре силу P, которая равна силе давления потока на стенку формы и направлена против движения струи.

Для симметричного растекания потока эта сила определяется из уравнения импульсов:

Для прямоугольной отливки можно считать, что ƒ1=Fотл, υ1отл=υ ƒ/Fотл, а cos α=1.

Следовательно, среднее гидродинамическое давление p по сечению подпора Fотл составит

где υ — скорость впуска металла в форму, которая может быть выражена через скорость прессования.

Подставляя значение скорости впуска υ в предыдущее выражение, получим

Расчеты показывают, что это давление составляет небольшую величину.

Например, для отливки из цинкового сплава ЦАМ 4-3, γ'м = 70000 н/м3 (7000 кГ/м3), сечением Fотл = 10 см2 при площади питателя ƒ = 2,5 см2, заливаемой со скоростью прессования υ = 0,5 м/сек (Fпр = 0,785, D2пр = 0,785·62 = 28,3 см2), среднее гидродинамическое давление

Величина давления в форме соответствует величине гидродинамических сопротивлений, которые для ламинарного и турбулентного потоков в прямом плоском канале определяются выражениями (55) и (56).

По данным Чжу-Сэнь-Юаня, который определял давление на металл в камере прессования и в форме с помощью осцилло-графирования, давление в полости формы фиксируется только с момента окончания заполнения.

На рис. 70 представлены кривые изменения давления рпр в камере прессования и рф в форме при первоначальной величине скорости прессования υпр=0,52 м/сек.

 

Заполнение литниковой системы сопровождается резким падением скорости прессования до 0,35 м/сек и соответствующим повышением давления в камере прессования, так как заливка проводилась на машине с вертикальной камерой.

Рис. 70. Изменение скорости прессования υnp, давления в камере прессования рnр и давления в форме рф по данным Чжу-Сэнь-Юаня (кривые построены по осциллограмме)

Заполнение формы происходит при постоянной скорости впуска и постоянном давлении. Этот период составляет примерно ⅔ от всего времени заполнения. Давление в форме настолько мало, что не ощущается тензометрическим датчиком. Исследования, проведенные M. Ф. Макельским, также подтверждают, что стенки формы начинают воспринимать давление только к окончанию заполнения.

В момент окончания заполнения как в камере прессования, так и в форме наблюдается пиковое повышение давления в результате гидравлического удара, которое достигает 8—10 Мн/м2 (80—100 кГ/см2) в камере прессования, 4—5 Мн/м2 (40— 50 кГ/см2) в форме.

Повышение давления в жидком металле определяется формулой Жуковского, применяемой для непрямого гидравлического удара.

Непрямой удар в трубопроводах наблюдается при короткой длине трубы или при медленном перекрытии потока:

где τ—время перекрытия потока; l — длина трубы.

В условиях литья под давлением время перекрытия потока соответствует времени изменения скорости прессования от конечной величины υ"пр до 0. Это время составляет около 0,001 сек.

Соответственно формула для определения повышения давления в форме принимает вид

                   (57)

где γ'м — удельный вес жидкого металла; υф — скорость движения металла в форме, определяемая по скорости прессования υ"пр.

lф — длина полости формы; ам — скорость распространения ударной волны в жидком металле.

Из формулы (54) для определения скорости распространения ударной волны в жидкости при δц = ∞ (если считать стенки формы неупругими) можно записать

Например, для алюминиевых сплавов, принимая Е'м = 7·1010 н/м2 (0,7·106 кГ/см2),

Если принять длину полости формы 1ф = 0,2 м, скорость потока в форме в момент окончания заполнения υф = 5 м/сек, то по формуле (57) можно определить пиковое повышение давления в форме при гидравлическом ударе, которое для жидкого сплава достигает значительной величины:

В действительности при окончании заполнения сплав находится в затвердевающем состоянии и меньшему значению модуля упругости соответствует меньшая скорость распространения ударной волны.

Исследование процесса формирования литых заготовок, проведенное H. H. Белоусовым и Л. И. Неверовым, показывает, что кинетика затвердевания сплава (соотношение в нем твердой и жидкой фаз) существенно влияет на величину давления. Соответственно при заливке цинковых сплавов пиковые давления в форме оказываются больше, чем при заполнении алюминиевыми сплавами.

Ряд исследователей считают гидравлический удар положительным явлением, отождествляя его с уплотняющей подпрессовкой.

Действительно, пиковое давление непрямого гидравлического удара может непосредственно перейти в статическое давление на металл.

Если же при гидравлическом ударе наблюдаются колебания давления, то металл в форме будет попеременно сжиматься и освобождаться от давления.

Г. Ходгсон указывает, что при падении давления газы, заключенные в отливке, расширяются и прорывают перегородки между отдельными порами, создавая уже не локальную, а сплошную пористость, которая резко снижает герметичность и прочность изделий.

Измерение усилий, действующих на прессующий поршень в процессе заполнения образцов различной конфигурации из цинкового сплава, было выполнено группой японских исследователей на машине с вертикальной камерой прессования. Температура заливки сплава держалась около 420±5°С, а температура формы 120±5°С.

На рис. 71, a показана прессформа для изготовления трех образцов А, Б и Ву которые заливались или вместе, или последовательно.

На рис. 71, б представлено изменение усилия в камере прессования при совместном заполнении образцов А, Б и В. Через 0,002 сек после начала заполнения металл одновременно поступает в узкие питатели и усилие повышается до Р1.

 

Рис.71. Изменение усилия прессования р в камере машины при заливке образцов: а-форма для изготовления трёх образцов; б-графическая зависимость «усилие-время» при совместном заполнении образцов А, Б, В

Значительное повышение давления объясняется высоким гидродинамическим сопротивлением литниковой системы и формы. Повышение усилий Р2,  Р3 и P4 соответствует окончанию заполнения образцов В, А и Б, имеющих различные объемы: VВ<  VА < VБ.

Время τ1 соответствует окончанию заполнения образца В, τ2— образца А и τ3 — образца Б.

При последовательном заполнении образцов скорость прессования и время заполнения остаются прежними, а скорость впуска увеличивается в 3 раза, достигая 80—120 м/сек. Соответственно резко возрастают пиковые усилия Р1 в момент входа металла в питатель, а также усилия Р2 и Р3, отмечающие гидравлический удар в конце заполнения формы.

Совершенно иной характер изменения усилия в камере прессования наблюдается при заполнении образцов (рис 72, a) с меньшим гидродинамическим сопротивлением в литниковой системе и с постоянным нарастанием сопротивлений в полости формы.

Усилие прессования (рис. 72, б) увеличивается,достигая величины Р1 при прохождении металла через питатели, и продолжает повышаться по мере заполнения. Усилие Р2 и время τ1 соответствуют окончанию заполнения образца В1; P3 и τ2 — образца Б1; Р4 и τ3 — образца А1.

Гидравлический удар в литниковой системе полностью отсутствует. Он в конце заполнения всех трех образцов определяется повышением усилия до величины Р4. После затухания гидравлического удара на металл передается статическое усилие прессования P5.

 

Рис.72. Изменение усилия прессования Р в камере при заливке образцов с малым гидродинамическим сопротивлением в литниковой системе: а-форма для изготовления образцов; б-графическая зависимость «усилие-время» при совместном заполнении образцов А1, Б1, В1

Промышленное оборудование

Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 47 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: в автоматическом режиме производство изделий по технологии «мраморного окрашивания».
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 35 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: компактное этажное размещение, при высокой производительности
Под заказ
Хит
  • Двустороннее прессование
  • Твердость матриц 52-60 ед. по Бринеллю (для справки - твердость сверла 70 ед.)
  • Система управления на базе контроллеров Сименс или Овен. Высокая надежность
  • Автоотключение при аварии: перегрев, падения уровня масла, нерабочий концевой датчик
  • Система радужного (двухцветного) окрашивания изделий
  • Двухконтурная гидравлика - быстрый холостой ход цилиндров и медленное задавливание
  • Мелочей не бывает: пресса в базе комплектуются продувочными пистолетами «Камоци»
  • Пневматика «Камоци» (Италия)
1 099 000 руб.
Хит Новинка
профессиональная производственная линия, обладающая всем основным оборудованием, необходимым для выпуска качественных изделий, таких как: кирпич, брусчатка, лего-кирпич, плитка. Начинающий предприниматель может купить пресс для кирпича Аметист и с успехом начать свой бизнес.
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 47 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: в автоматическом режиме производство изделий по технологии «мраморного окрашивания».
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 35 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: компактное этажное размещение, при высокой производительности
Под заказ
Хит Новинка
профессиональная производственная линия, обладающая всем основным оборудованием, необходимым для выпуска качественных изделий, таких как: кирпич, брусчатка, лего-кирпич, плитка. Начинающий предприниматель может купить пресс для кирпича Аметист и с успехом начать свой бизнес.
598 000 руб.
Новинка

Конвейер скребковый трубный (КСТ) - это герметичный трубопровод из стандартной трубы, внутри которой движется цепь с закрепленными на ней скребками.

Скребковый конвейер обладает целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными видами транспорта.

В зависимости от требуемой производительности КСТ может быть как круглого, так и прямоугольного сечения.

Под заказ
Новинка
Ленточный конвейер герметичный предназначен для транспортировки сыпучих, пылящих материалов.
Под заказ
Так все больше распространение получают ленточные конвейеры или системы конвейеров на базе пластиковой модульной ленты.
Под заказ

Создание и SEO продвижение промышленных сайтов

Адаптивный дизайн. Интернет магазин с 1С интеграцией.
SEO продвижение. ТОП 10 без ограничения ключевых слов.

Заказать Подробнее
Заказать

Промышленное оборудование

Технология металлов

Товары и услуги

Вся информация, представленная на сайте промпортал.su включая информацию о ценах, наличии товаров и их характеристиках, носит ознакомительный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями ст.437 ГК РФ. Подробности о характеристиках, комплектации оборудования уточняйте у консультантов отдела продаж.