Влияние техногенных факторов на объём усадочных пустот в отливке

E”_Vж

Вклад усадки жидкого металла в объём усадочных пустот зависит от интенсивности теплоотвода и характера затвердевания отливки. t_тер ≈ t_зал

E”_Vж=α _Vж(t_тер - t_кр) =α _Vж (Δ t_зал-t_кр)= α _Vж*Δ t_пер.

Внутри мгновенно образовавшейся твёрдой корки будет сохраняться локальный перегрев металла, который будет постепенно сниматься внутри затвердевающей отливки. Таким образом, чем выше перегрев при заливке, тем больше объём усадки.

τ ₁< τ ₂< τ _з.

t_пер≈ t_кр.

E”_Vж=α _Vж(t_тер - t_кр) ≈ 0.

 

 

При малой интенсивности теплоотвода затвердевание начинается после полного снятия перегрева и внутри образовавшейся твёрдой корки металл имеет очень небольшой перегрев, поэтому усадка внутри отливки будет очень незначительной и перегрев при заливке не будет влиять на объём усадки и будет увеличивать только усадочную раковину, внешнюю по отношению к объёму.

Влияние скорости заполнения:

В целом ряде случаев заливка может быть весьма длительной и специально используется замедленная заливка формы для управления затвердеванием. В процессе заполнения формы при длительной заливке и малом перегреве металла может произойти значительное выделение твёрдой фазы. Это значит что в процессе заливки произойдёт её усадка. Эта усадка будет скомпенсирована в процессе заливки за счёт дополнительной подачи жидкого металла. Чем больше образуется твёрдой фазы при заливке, тем меньше объём образующихся пустот.

Vy= (E”_Vж+ E_VФ- E_VT) (1- )

↑

мгновенная

заливка

Если заливка производится в форму с малой интенсивностью, сильно перегретым металлом и быстро, тогда V_T* ≈ 0.

При высокой интенсивности теплоотвода, длительной заливке и малом перегреве, вклад V_T* может быть значительным и приведёт к уменьшению объёма пустот.

Если создать режим при котором V_T*→ V₀, тогда за счёт такого режима заливки можно устранить усадочные пустоты.

E_VФ Отражает физико-химические особенности многофазных процессов кристаллизации, когда из жидкого металла выделяются разные фазы, обладающие разными коэффициентами усадки. При этом и чугун и силумины используют то обстоятельство, что при кристаллизации выделяется фаза с удельным объёмом, который значительно больше, чем объём основного металла (графит и первичный кремнит).

E_VT Предусадочное расширение за счёт выделения газовых пузырьков увеличивает размеры не только отливки, но и внутренней полости где находится жидкий металл. В результате понижается уровень расплава и увеличивается объём пустот. Последующее термическое сжатие отливки в период затвердевания сокращает объём внутренней полости и пустот.

 

E₁: E_пр= E_T; E

E₂: E_пр> E_T; E_VT< 0; Vy↑

E₃: E_VT> 0; Vy↓

Vy=(E”_Vж+ E_VФ- E_VT) (1-2μ _ф);

Таким образом предусадочное расширение отливки вызывает увеличение объёма пустот, если расширение происходит в податливой форме.

μ _ф– жёсткость формы (способность формы противостоять усадочным перемещениям отливки)

В податливой форме (μ _ф = 0) весь эффект предусадочного расширения проявляется в увеличении наружных размеров отливки, и, таким образом, объём пустот увеличивается.

Если форма жёсткая (μ _ф = 1) объёмный эффект предусадочного расширения, связанный с выделением фаз повышенного удельного объёма не может реализоваться в наружном расширении и направляется внутрь отливки, вызывая заполнение усадочных пустот.

8.4. Механизм образования концентрированной раковины и рассеянной пористости

В процессе затвердевания отливки зона затвердевания перемещается от поверхности к центру. Внутри зоны затвердевания происходит формирование дендритов, которые растут и утолщаются (переход из Ж→ Т, сопровождающийся сокращением объёма из-за усадки фазового перехода). Если из жидкой зоны отливки беспрепятственно поступает поток расплава, который компенсирует всю усадку в зоне затвердевания, тогда образуется плотный металл без усадочных пустот, а уровень расплава в жидкой зоне понижается и образуется усадочная раковина, объём которой равен суммарной усадке в отливке.

Если фильтрация расплава в зоне затвердевания не происходит, тогда в междуосных промежутках будут возникать рассеянные усадочные поры, суммарный объём которых будет включать всю объёмную усадку. В то же время жидкий металл из осевой зоны не будет расходоваться, его уровень не будет подниматься и усадочная раковина не образуется. В промежуточном случае образуется концентрированная усадочная раковин, объём которой равен количеству металла, профильтровавшемуся в зоне затвердевания, а нескомпенсированная усадка вызывает образование некоторого количества усадочывх пор.

V_p+ V_п=V_у;

V_p= ; vф – скорость фильтрации;

F₃ – поверхность фильтрации;

Vф= ;

– коэффициент фильтрации, зависящий от разветвлённости дендритов и вязкости расплава.

∇ Р – градиент давления в зоне затвердевания;

Р=Δ V– ширина зоны затвердевания;

Δ Р – перепад давлений в начале и в конце зоны; Δ Р= Р₂ – Р₁

Раковина это следствие фильтрации расплава в зоне затвердевания. Чем больше усадочная раковина, тем плотнее металл в отливке.

V_p= = v_фF_фτ ₃.

v_p = = = = ∇ Р = ;

Для плоской отливки: =F_ф.

Р₀ – давление в столбе жидкости; Р₁= + P₀

P₀ – давление на зеркале расплава; h–глубина расплава.

P₂=P_г – парциальное давление газов, растворенных в металле. Эти газы выделяются в объёме образующихся пор и формируют газоусадочную пористость.

τ 3 = = – для плоской отливки.

K – коэффициент затвердевания, зависит от теплофизических характеристик сплава и формы.

vp= * * = * * ( );

vп = E_V3 - vp

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. D-технология построения чертежа. Типовые объемные тела: призма, цилиндр, конус, сфера, тор, клин. Построение тел выдавливанием и вращением. Разрезы, сечения.
2. I-1. Определение объёма гранта
3. I.2. ВЛИЯНИЕ ГИМНАСТИКИ ЦИГУН НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВКА
4. II расход материалов на заданный объем
5. Qt-1 - сглаженный объем продаж для периода t-1.
6. XXX. ЧТО ЖЕ ЭТО ТАКОЕ – ВЕЛИКАЯ ПУСТОТА БУДДИСТОВ (будителей, будетлян, людей, которые здесь, скоро будут).
7. Анализ натуральных и стоимостных показателей объема продукции, работ и услуг.
8. Анализ степени влияния непрерывно изменяющихся факторов
9. Анализ факторов и резервов увеличения выпуска и реализации продукции
10. Анализ фундаментальных факторов влияющих на курс акций
11. Анализ фундаментальных факторов, влияющих на валютный курс
12. Анализ фундаментальных факторов, влияющих на курс акций