Заказать
Промышленный портал
Аренда, конвейер, инвестиции, производство, оборудование, технологии
Главная / Технология металлов / Литейное производство / Литье под давлением / Тепловые режимы литья / Охлаждение жидкого металла

Охлаждение жидкого металла до начала заполнения

Температура расплава в начале заполнения формы tзал отличается от температуры металла в раздаточной печи tp.n на величину потерь в разливочном ковше Δtк, камере прессования машины Δtпр и в литниковой системе Δtл:

tзал = tр.п - Δtк — Δtрп-Δtл.

Для расчета охлаждения металла в разливочном ковше можно воспользоваться формулой, предложенной А. И. Вейником:

                      (82)

где ϑ1 — температура сплава в ковше, отсчитываемая от tс, как от нуля, в °С;

ϑ1 = tк – tс,

ϑнач — начальная избыточная температура сплава в раздаточной печи в °С,

ϑ1нач = tр.п – tс,

αк — коэффициент теплообмена на поверхности контакта сплава и ковша, по расчетам А. И. Вейника равный для алюминиевых сплавов 67,7 вт1м2°С (0,0162 ккал/м2 сек °С), а для цинковых — 34,8 вт/м2 °С (0,0083 ккал/м2сек°С); Fк — площадь поверхности контакта сплава с ковшом в м2; m'м— масса порции сплава в ковше в кг; mк — масса раздаточного ковша в кг; с'м—удельная теплоемкость жидкого металла в дж/кг°С; ск — удельная теплоемкость материала ковша в дж/кг°С; τк — время нахождения сплава в ковше в сек.

В дальнейшем для упрощения расчетной формулы воспользуемся приближенной заменой экспоненциальной функции двумя первыми членами степенного ряда, считая такую замену возможной для малых отрезков времени. В этом случае, подставляя значения ϑ1 и ϑ1 нач в формулу (80), получим

откуда, после преобразований, определим температуру сплава в ковше в момент времени τк:

                   (83)

Определим конкретные зависимости температуры от времени нахождения алюминиевых и цинковых сплавов в ковше, принимая массу ковша mк = 1 кг ((ск = 670 дж/кг°С) [0,16 ккал/кГ°С] для чугуна), объем порции жидкого металла 125-10-6 м3, поверхность теплоотдачи Fк = 0,015 м2, температуру окружающей среды tс = 20°С.

Для алюминиевых сплавов масса порции жидкого металла равна m'м = 125·10-6· 2500 = 0,313 кг. Подставляя значения величин в формулу (83) при tр.п = 650°С и с'м = 1290 дж/кг°С (0,308 ккал/кГ °С), найдем

Соответственно для цинковых сплавов при mк= 125x10-6·6700 = 0,838 кг, tр.п = 450° С и с'м = 531 дж/кг °С (0,127ккал/кГ°С) получим

Данные зависимости выведены при условии предварительного подогрева разливочного ковша до температуры металла. В этом случае понижение температуры будет минимальным. Например для алюминиевых сплавов оно составляет 5,9° за 10 сек, а для цинковых — 1,7°.

Расчетная формула для охлаждения сплава в камере прессования имеет вид

                         (84)

где tпр — температура сплава в камере прессования  в момент времени τnр; λсм — коэффициент теплопроводности смазки в вт/м°С; Хсм — толщина слоя смазки в м; t'пр  — температура предварительного подогрева камеры прессования в °С; F'пр — площадь поверхности теплоотдачи в м2.

В формуле (84) отношение λсмсм играет роль соответствующего коэффициента теплоотдачи от жидкого металла к поверхности камеры прессования.

Скорость охлаждения металла в камере прессования значительно превышает скорость охлаждения в разливочном ковше. Определим зависимости падения температуры Δtпр = tк — tпр от времени нахождения металла в камере прессования τпр для алюминиевых и цинковых сплавов при различной толщине слоя смазки Хсм, если коэффициент теплопроводности смазки λсм = 0,12 вт/м°С (28·10-6 ккал/мсек°С).

В расчетах используем числовые значения из предыдущей задачи определения температурных потерь в разливочном ковше.

Для алюминиевых сплавов при температуре подогрева камеры прессования t'пр = 250° находим

где Хсм в м.

Для цинковых сплавов при t'пр = 150°

Данные зависимости, представленные графически на рис. 88, a и б, показывают, что падение температуры в камере прессования обратно пропорционально толщине слоя смазки.

 

Рис. 88. Зависимость изменения температуры в камере прессования от времени при различной толщине слоя смазки для алюминиевых (а) и цинковых (б) сплавов

Время отвода всей теплоты перегрева для алюминиевого сплава АЛ2 (∆tпр = 644 — 590 = 54°) при толщине слоя смазки Хсм = 0,1 мм = 0,1·10-3 м составит

Для цинкового сплава ЦЛМ4-3 (Δtпр = 448 — 390 = 58°)

Для предотвращения преждевременного отвода теплоты перегрева от расплава необходимо увеличивать толщину слоя смазки, температуру подогрева камеры t'пр и главное — сокращать время нахождения жидкого металла в камере прессования машины.

Потерями тепла в литниковой системе при работе на машинах с горизонтальной камерой прессования можно пренебречь, так как длина литниковой системы очень мала.

Для машин с вертикальной камерой прессования определим потери тепла при прохождении металла в коническом литнике. При этом предположим, что диаметр литника постоянный, равный среднему диаметру конического канала, размер которого зависит от тина машины.

Рассмотрим тепловые условия для элементарного объема жидкого металла в форме цилиндра с радиусом Rл и высотой dL.

Приток тепла dQ вследствие конвекции в единицу времени равен

dQ = -πR2лс'мρ'мυлdt

За это время из данного объема через стенки литникового канала уйдет следующее количество тепла:

dQ1 = αл(tл-t'л)2πRлdL.

Если пренебречь изменением температуры при рассеянии энергии, то указанные выше количества тепла должны быть равны

Rлс'мρ'мυлdt= — 2αл(tл — t'л) dL.

Интегрируя это равенство и удовлетворяя его граничному условию tл = tпр при L = 0, получим уравнение для определения температуры жидкого металла tл при выходе из литника:

                          (85)

где t'л —температура стенок литника, равная температуре прессформы tф; tпр — температура металла, поступающего из камеры прессования в литниковую систему, определяется по формуле (84); Lл и Rл —длина и радиус литника.

Для подсчета коэффициента теплоотдачи αл воспользуемся выводами Г. Ф. Баландина, по которым для течения металла в литниковых каналах можно сделать допущение по аналогии с литьём выжиманием — вначале охлаждаются только пристеночные слои жидкости, а температура центра потока остается постоянной. В этом случае коэффициент теплоотдачи в литниковом канале

где λ'м — коэффициент теплопроводности жидкого металла в вт/м °С.

Скорость течения металла в литнике определяется уравнением неразрывности потока для системы «камера прессования — литниковый канал»

υлFл = υпрFпр

откуда

После замены экспоненты в уравнении (85) двумя первыми членами степенного ряда и преобразований получим приближенную расчетную формулу для определения температуры жидкого металла tл после прохождения литникового канала длиной Lл:

                      (86)

В формуле (86) отношение Lлл соответствует времени протекания металла через литниковый канал.

Например, при длине литника Lл = 150 мм, Rл = 10 мм и скорости течения υл = 10 м/сек для алюминиевых сплавов [tпр = 620°, t'л = 250° и λ'м= 352 вт/м°С (0,084 ккал/м сек°С)] найдем

Соответственно для цинковых сплавов [tпр = 420°, t'л = 150° и λ'м = 101 вт/м°С (0,024 ккал/мсек°С)] имеем

Следует учесть, что формула (86) выведена при условии отсутствия смазки. Наличие теплоизолирующей смазки на поверхности литникового канала в некоторой степени снижает потери тепла.

Если пренебречь разогревом металла в питателе, то температура расплава на выходе из литника tл будет равна начальной температуре заливки в полость формы tзал.

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.