Смазка поверхности форм для отливки

Назначение смазки — предохранять поверхность формы от эрозионного воздействия струи расплавленного металла, а также в частичном предохранении поверхности от теплового удара в процессе заполнения. Кроме того, смазка способствует разделению отливки и формы (снижает трение отливки при выталкивании из формы).

Водорастворимые смазки поверхности форм для отливки могут служить в качестве дополнительного средства для охлаждения поверхности формы.

Наряду со смазками для форм при эксплуатации машин с холодными камерами прессования применяются смазки для камеры прессования.

Исследования, проведенные В. Кайохом, показали, что различные смазки могут выдерживать усилие смыва от 1 до 3 кн (от 100 до 300 кГ). Добавки к жировым смазкам металлических порошков и графита практически не увеличивают стойкость смазок. Коэффициент трения для жировых смазок составляет 0,1, а для силиконового масла 0,4.

Смазки наносятся на поверхность формы пульверизатором. Излишки смазки повышают количество газов в форме, которые не успевают выходить через вентиляционные каналы и остаются в отливке. Лучше применять минимальное количество смазки перед каждой запрессовкой, чем периодически наносить обильное количество смазки.

Газотворная способность различных смазок зависит от времени и температуры. На рис. 98 даны графические зависимости скорости газовыделения от времени при различных температурных условиях для жировых смазок по данным В. Кайоха. Рис. 98. Скорость газовыделения смазок на жировой и масляной основе

В табл. 7 приведены составы смазок типа Dycote, применяемых для алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов.

Таблица 7. Смазки Dycote для форм

С целью установления влияния смазки на распределение температур H. А. Кудрин предлагает рассмотреть изменение температуры контакта на поверхности формы.

Процесс распространения тепла в системе «отливка — форма» приближенно можно считать подобным стационарному процессу теплопередачи в многослойной стенке.

При отсутствии смазки и зазора удельный тепловой поток в отливке

а удельный тепловой поток в форме

где  — тепловые сопротивления отливки и формы; Х_отл и Х_ф — толщина охлажденного слоя отливки и прогретого слоя формы.

Так как удельные тепловые потоки равны q_отл = q_ф, то

откуда

                                                (119)

При наличии слоя смазки толщиной Х_см с теплопроводностью λ_см и тепловым сопротивлением R_см = Х_см/λ_см удельный тепловой поток будет равен:

а) в отливке

где t_о.см— температура на поверхности контакта отливки и смазки;

б) в слое смазки

где t_ф.см— температура на поверхности контакта смазки и поверхности формы;

в) в форме

Приравняв q_отл = q_см = q_ф находим выражение для определения температуры на поверхности формы t_ф.см:

                                            (120)

Значение температуры t_ф.см в выражении (120) соответствует значению температуры контакта tк определяемому по формуле (119).

Из формулы (120) видно, что наличие смазки подобно увеличению теплового сопротивления отливки. Чем меньше тепловое сопротивление отливки, тем больше влияние смазки.

Переходя от тепловых сопротивлений к коэффициентам тепловой аккумуляции и заменяя t_отл через t_зал, можно записать

                              (121)

где b_{(отл+см)} — условный коэффициент тепловой аккумуляции отливки с учетом смазочного слоя в вт·сек^½/м2°С.

Условная теплопроводность отливки и смазки определяется выражением

Подставляя значение R_см =  Х_см/λ_см и заменяя толщину охлаждаемого слоя отливки Х_отл через Н/2 (так как температура контакта t_ф.см достигает максимального значения при полном охлаждении отливки), получим

Определим температуру максимального разогрева поверхности формы, соответствующую температуре контакта t_ф.см, при изготовлении пластинчатой или корпусной отливки толщиной H = 4 мм = 0,004 м из алюминиевого сплава АЛ2, если толщина смазочного слоя Х_см = 0,02 мм = 2·10^-5 м.

Коэффициент теплопроводности для смазки принимаем λ_см = 0,12 вт/м°С= (2,8·10-5 ккал/м·сек°С), а для отливки λ_отл = 405 вт/м °С (9,7·10^-2 ккал/м·сек °С).

Найдем величину условного коэффициента теплопроводности

и величину условного коэффициента тепловой аккумуляции отливки

Принимая t_зал = 620°С, t_ф = 200°С и подставляя соответствующие значения в выражение (121), получим,