Исследование и разработка литниковых систем для получения отливок при литье центрифугированием

• Автор: Широков, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Анализ процесса заполнения литейных форм в силовом центробежном поле

1.1 .Особенности течения потока сплава в центробежном поле

1.2.Влияние скорости вращения формы на механизм формирования качественных отливок

1.3.Анализ существующих методов расчета элементов литниковых систем для вращающихся форм

1.4.Выводы и постановка задачи исследования

Глава 2. Исследование характера движения потока в литниковых

каналах форм, вращающихся вокруг горизонтальной оси

2.1 .Особенности течения потока по каналам формы, вращающейся

вокруг горизонтальной оси

2.2.Экспериментальная установка и методика
проведения исследований
2.3.Исследование влияния режимных и конструктивных параметров элементов литниковой системы на характер
движения потока
2.4.Разработка рекомендации и методики расчета
элементов литниковой системы.
Глава 3. Исследование характера движения потока в литниковых
каналах форм, вращающихся вокруг вертикальной оси
3.1.Особенности течения потока по каналам литниковой системы
формы, вращающейся вокруг вертикальной оси.
3.2.Экспериментальная установка и методика
проведения исследований
3.3.Исследование влияния режимных и конструктивных параметров элементов литниковой системы на характер движения потока
3.4.Разработка рекомендаций и методики расчта элементов литниковой системы
Глава 4. Исследование характера свободной поверхности потока в элементах литейной формы, вращающейся вокруг ортогональных осей
4.1 .Математическое описание механизма формирования свободной
поверхности потока в металлоприемнике.
4.2.Экспериментальная установка и методика исследования свободной поверхности потока.
4.3.Вывод уравнения процесса формирования свободной поверхности потока.
4.4.Разработка практических рекомендаций по формированию потока в литейных формах, вращающихся вокруг ортогональных осей.
Глава 5. Опытнопромышленное получение производственных отливок методом центрифугирония.
5.1.Адекватность характера движения моделирующего потока
и потока реального сплава.
5.2.Исследование процесса заполнения вращающихся форм реальным сплавом.
5.3.Разработка рекомендаций и производственное получение отливки оправка прошивного стана.
5.4.Конструирование и расчет литниковой системы для получения отливки лопасть гидронасоса
Общие выводы.
Список литературы


Движущийся в металлоприемнике слой расплавленного металла представляет собой неоднородный поток. Имеющиеся в нем окисные соединения и другие неметаллические образования с меньшим, чем у металла, удельным весом при вращении вытесняются на свободную поверхность вращающегося метала в направлении к оси вращения. Увеличение скорости всплывания неметаллических включений в несколько раз по сравнению со скоростью всплывания в стационарных условиях [0] является важной положительной особенностью центробежного литья. При получении фасонного литья на машинах с горизонтальной осью вращения [; 6] к образованию устойчивого вращающегося слоя жидкого металла должны предъявляться особые требования. Это объясняется [; 0] тем, что при скорости вращения формы, не обеспечивающей вовлечение всего залитого в металлоприемник расплава во вращение, возможен отрыв отельных порций металла в верхней части приемника. При этом происходит значительное окисление жидкого металла. Более того, недостаточная скорость вращения может привести к «обвалу» значительного по толщине слоя [] вследствие тормозящего действия струи заливаемого в металлоприемник расплава. В результате «обвала» поступление расплава в каналы питателей носит пульсирующий, нестабильный характер. Для получения отливок в условиях сложного вращения вокруг двух осей одновременно в металлоприемнике так же необходимо сформировать вращающийся слой металла, с параметрами достаточными для непрерывного поступления его в литниковые каналы. Сложность в определении этих параметров заключается в том, что конфигурация свободной поверхности этого вращающегося слоя пока еще точно не определена. Таким образом, для обеспечения качественного заполнения необходимо создать в металлоприемнике условия быстрого вовлечения потока расплава во вращение. В технической литературе, посвященной центробежному способу изготовления отливок типа тел вращения, приводится несколько формул для определения скорости вращения формы [; ; ; 0], при которой происходит формирование устойчивого вращающегося слоя металла в изложнице центробежной машины. В данном случае для создания устойчивого слоя в металлоприемнике наиболее приемлемыми можно считать формулы расчета скорости вращения, которые используются при изготовлении толстостенных центробежных отливок. Произвольное назначение периода образования слоя может привести к несоответствию действительно необходимой скорости вращения и расчетной. Поэтому, при определении скорости вращения необходимо учитывать время формирования вращающегося слоя. В этом плане предпочтительнее пользоваться формулой [], полученной из условия полного захвата жидкого металла во вращение, и учитывающей влияние торцевых стенок металлоприемника, а также вязкости расплава при выбранной температуре заливки. Как известно [; ], образование кольцевого потока расплава в металлоприемнике сопровождается проскальзыванием слоев потока относительно друг друга, при котором движение жидкого металла относительно стенок металлоприемника происходит в сторону противоположную вращению литейной формы. В этом многие исследователи усматривают причину неудовлетворительного поступления расплава в каналы радиальных питателей и образования дефектов отливок по спаям и недоливам. Для устранения проскальзывания металла мимо входных отверстий литниковых каналов предлагается [] простановка в металлоприемнике перегородок, располагающихся непосредственно за входными отверстиями по ходу течения кольцевого потока. Аналогичной по принципу работы устройство применяют [] для получения фасонных отливок на машинах с вертикальной осью вращения. Здесь металлоприемник имеет вертикальные углубления - коллекторы, к которым присоединены литниковые каналы. Диаметр приемника выбирают таких размеров, чтобы весь залитый в него металл под действием центробежных сил уходил в коллекторы, тем самым исключая проскальзывание расплава относительно стенок металлоприемника. Заметим, что использование отмеченных конструкций приемного устройства крайне затруднительно при заливке форм вращающихся вокруг горизонтальной оси. Профессор Л.