Заказать
Промышленный портал
Аренда, конвейер, инвестиции, производство, оборудование, технологии
Главная / Технология металлов / Литейное производство / Литье под давлением / Удар струи о преграду

Удар струи о преграду и начало заполнения

При ударе струи о преграду поток деформируется, а характер движения металла после удара зависит от скорости струи и физических свойств сплава.

При малых скоростях впуска и достаточной вязкости металла струя после удара растекается по стенке формы или по поверхности стержня.

Сила давления струи на преграду определяется из уравнения импульсов, примененного к течению жидкого металла.

Обозначив скорости и массы в набегающей струе и в пристеночных потоках соответственно через υ, m, υ1, m1, υ2, m2 для случая удара о несимметричную преграду с углами поворота α1 и α2 (рис. 19), составим уравнение проекций количества движения и импульса силы давления на форму РфΔτ на ось xx:

mυ-m1υ1cosα1-m2υ2cos α2ф Δτ сos β

  Откуда

Рис. 19. Удар струи металла о преграду в форме

Заменив массу m выражением m = γ/gυƒΔτ и соответственно

где ƒ, ƒ1, и ƒ2 — площади поперечных сечений потоков, получим

Для симметричного растекания, т. е. если α1 = α2 = α, β = 0, a cos β = 1, сила давления определяется выражением

                      (7)

Ha плоскую симметричную стенку (α = 90°, a cos α = 0) действует сила

Анализ формулы (7) показывает, что сила давления на преграду зависит главным образом от скорости струи. Кроме того, на величину этой силы в большой степени влияет конфигурация стенки. Сила давления растет с увеличением угла α.

Следовательно, необходимо выбирать такое направление впускной струи, чтобы в момент удара угол был минимальным.

 

На рис. 20 представлены кадры скоростной киносъемки в проходящем свете при заполнении П-образной (рис. 20, а) и U-образной отливок (рис. 20, б).

Pис. 20. Изменение направлении потока после улара при заполнении П-образной (а) и U-образной (б) отливок

 

При ударе о стенку, перпендикулярную направлению струи, вблизи места удара скапливается масса металла, распространяющаяся дальше по полости формы.

Если удар происходит в месте плавного закругления стенки, то струя скользит вдоль нее, проникая сразу на длину всей отливки, значительно снижая раздробленность потока. Боковое расположение питателя в данном случае наиболее рационально, так как позволяет направить струю по касательной к стенке формы.

Возвращаясь к анализу формулы (7), можно отметить также, что сила давления прямо пропорциональна удельному весу заливаемого сплава.

Например, при заполнении полости формы цинковым сплавом ЦАМ4-3 γ = 70 000 н/м3 (7000 кГ/м3) через питатель сечением ƒ = 0,0002 м2 со скоростью впуска υ = 40 м/сек сила давления на симметричную стенку с углом α = 45° будет равна (трением потоков о стенку пренебрегаем)

В то же время сила давления на плоскую стенку (α = 90°) Р'ф = 2300 н (230кГ).

После растекания струи при небольших значениях скоростей впуска в форме образуется сплошной поток расплавленного металла, аналогичный гидравлическому подпору Л. Фроммера.

В сплошном потоке движение может быть ламинарным или турбулентным.

Переход от ламинарного движения к турбулентному oпределяется критерием Рейнольдса

где v — кинематическая вязкость; d — характерный поперечный размер потока.

Ламинарное движение возможно только при очень малых значениях скорости потока.

При турбулентном режиме вихреобразное движение металла на поверхности гидравлического подпора приводит к непрерывному захвату воздуха из полости формы.

При значениях скоростей, превышающих критическую величину, в момент удара часть металла начинает отскакивать от стенки формы в виде отдельных струек или брызг. С дальнейшим повышением скорости струи наступает момент, когда весь поток разбивается на капли, которые, находясь в беспорядочном движении, удаляются от места удара с какой-то средней скоростью.

При ударе струи о плоскую, перпендикулярную потоку стенку вектрр этой скорости направлен противоположно вектору скорости струи.

Характер образования потока после удара зависит от жидко-текучести, вязкости, упругости и сил поверхностного натяжения жидкого металла.

Заполнение полости в первый период после удара относится к виду дисперсного двухфазного движения.

Применявшийся ранее в специальной литературе термин «эмульсионное заполнение» ие совсем правильно отражает соотношение жидкой и газовой фаз. Поэтому в данной работе принято более строгое определение — «дисперсное заполнение», предложенное П. П. Москвиным.

Кадры скоростной киносъемки при двустороннем освещении полости (рис. 21) показывают раздробление потока на отдельные капли, часть которых прилипает к стенкам формы.

До некоторого момента дисперсионной средой являются газы в литейной форме, а дисперсной фазой — капли расплавленного металла.

На правом крайнем кадре верхнего ряда зафиксирован момент, при котором капли заполняют все пространство от места удара до питателя. Этот момент назван «мнимым» заполнением и составляет для прямоугольной отливки т времени полного заполнения. При одностороннем освещении на теневых кадрах киносъемки момент «мнимого» заполнения совпадает с полным затемнением кадра, из чего В. Кестер и К. Геринг сделали неправильный вывод о том, что теоретические положения Л. Фроммера подтверждаются при любых отношениях ƒ/Fотл и любых скоростях впуска.

 

После «мнимого» заполнения струя продолжает проходить через смесь металла с воздухом. Отдельные капли металла соединяются между собой, образуя жидкую дисперсионную среду, в которой дисперсной фазой являются газовые пузырьки (кадры нижнего ряда на рис. 21).

Рис. 21 Удар струи о стенку фрмы, находящуюся против питателя

Между сплошным турбулентным и дисперсным заполнением находится зона совмещенного или смешанного заполнения при высокоразвитой турбулентности потока.

На рис. 22, а показан момент удара струи жидкости, двигающейся со скоростью 10—25 м/сек. В этих киносъемках, выполненных Ф. Беннетом, в качестве моделирующей жидкости брали воду.

На рис. 22, б и в видно возникновение очень сильного турбулентного потока с частичным раздроблением его и активным захватом воздуха.

Совмещенное заполнение сопровождается образованием высокотурбулентного гидравлического подпора с одновременным присутствием дисперсной металлической фазы.

 

При таком процессе создаются самые невыгодные условия для получения высококачественных отливок, с малым содержанием воздушно-газовой пористости, так как затрудняется и вынос пузырьков воздуха из потока и удаление дисперсного воздуха из жидкого металла через вентиляционные каналы.

Рис. 22. Образование высокоразвитой турбулентности

 

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.