Министерство Образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Механико-технологический факультет

Кафедра «Машины и технология литейного производства»

Контрольная работа

По курсу: «Теория формирования отливки»

Выполнил: студент гр. 304310 Ярмошевич С.

Руководитель: д.т.н, профессор Чичко А.Н.

Минск 2015 г.

13. Решение задачи по охлаждению стержневой отливки

Температурное поле в полубесконечном теле опишем параболой порядка n:

Т(х, t) = [Т(0, t) — T_H] (1 — x/£ (t))ⁿ + Т_H; (1)

где £ (t) — глубина прогрева тела (глубина проникновения теп­лоты в тело) к моменту времени t процесса теплообмена с окружаю­щей средой.

Другими словами, £ — расстояние от поверхности тела, на котором его температура практически не отличается от начальной, а температурный градиент весьма близок к нулю:

T(£, t) = T_H;

К полуограниченному возможно отнести любое тело, если в течение времени t, например, его нагревания глубина £ прогрева будет меньше, чем характерный размер l этого тела.

Таким образом, формула (2) с Т(х, t) из (1) является прибли­женным решением задачи. Величина n как и для предыдущей за­дачи, определяется в результате сопоставления с данными специаль­ного эксперимента на натуре или на моделях.

20. Условия улавливания неметаллических частиц при их движении в литниковых системах.

На пути движения металла к полости формы задержание шлака возможно в чаше, стояке, шлакоуловителе. Необходимой предпосылкой, как указывалось, является устранение вихревых потоков.

Чаша применяется для сравнительно крупных отливок и в этих случаях является основным шлакоулавлнвающим элемен­том. Рациональные конструкции чаш, разработанны методом моделирования.

Стояк. Обычно стояк не служит элементом для улавливания шлака. Однако он может быть использован для этой цели, если по условиям расположения моделей в опоке в ней не удается разместить шлакоуловители. Положим, питатель расположен в непосредственной близости от стояка. В таких случаях может быть поставлена задача задержания частицы в стояке.

Можно поставить условия, чтобы частица шлака, оказавшаяся у входа в стояк в начале заливки, за время заполнения литейной полости не продвинулась дальше его основания. Для этого необ­ходимо, чтобы скорость неметаллических частиц по течению удовлетворяла условию:

где h_ст — высота стояка; τ — время заливки.

Шлакоуловитель - элемент литниковой системы — канал в плоскости разъёма литейной формы, предназначенный для задержания шлака и других неметаллических включений и для подачи металла к питателям.

Условие улавливания в данном элементе всплытие частицы шлака к потолку шлакоуловителя до попадания в полость формы.

В шлакоуловителе частица шлака, всплывающая от его основания, достигнет потолка канала на расстоянии:

где n — высота сечения шлакоуловителя; v_шs — скорость неметаллических частиц по течению; v_шN — скорость неметаллических частиц по нормали к скорости потока;.

26. Газы в песчаных формах и их источники.

Дефекты отливок, появившиеся в результате действия газов технологического происхождения, обусловлены неправильным проектированием или нарушением существующей технологии из­готовления и заливки литейной формы, т. е. внешними по отно­шению к металлу факторами.

Заливаемый в песчаную форму металл подвергается химиче­скому и механическому действию газов, выделяющихся из ма­териала форм и стержней, причем интенсивность взаимодей­ствия газов формы с металлом изменяется во времени; она также может существенно различаться на отдельных участках формы.

Образование газовых дефектов по вине форм происходит в период от начала заливки до момента образования достаточно прочной корочки металла или до конца затвердевания отливки, т. е. в период существования жидкого металла.

При механическом взаимодействии газов и металла отдель­ные порции газа могут внедряться в жидкий металл отливки и образовывать газовые дефекты. Здесь возможны два случая:

• инжекция (захват) воздуха и газов при заливке формы;

• внедрение газов в отливку с поверхности раздела металл — форма из-за нарушения направленности газового потока.

Инжекция воздуха происходит при прохождении металла че­рез литниковую систему. Пузырьки воздуха захватываются струей металла, вытекающей из ковша, и попадают в литниковую чашу, откуда они в зависимости от режима заливки и конструкции чаши могут частично или полностью перейти в стояк и через элементы литниковой системы могут быть внесены в тело отливки. Количество воздуха, механически увлекаемого струей металла, возрастает при увеличении высоты падения металла в чашу. Форма сечения струи металла также влияет на инжекцию воздуха; наименьшее количество воздуха захватывается струей круглого сечения.

Газы, выделяющиеся в литейной форме. После заливки в литейной форме параллельно с тепловым потоком возникает определенно направленный газовый поток, который характеризуется скоростью образования газов, скоростью и направлением фильтрации газов от места их возникновения к выходу в атмосферу и величиной газового давления на поверхности раздела металл — форма.

Условие механического проникновения газовых объемов в отливку выводится из рассмотрения направленности фильтрации газов в литейной форме. Аналогично многим подобным явлениям газы в литейной форме перемещаются от места их образования к выходу в атмосферу по пути наименьшего сопротивления. В литейной форме есть два пути для выхода газов в атмосферу: через формовочную смесь в направлении от отливки и через жидкий металл; второй путь движения газов из литейной формы нежелателен: он является следствием нарушения направленного газового потока.

К газам, выделяющимся из материала форм и стержней, примыкают газы, выделяющиеся из устанавливаемых в форму предметов технологического назначения (холодильников, жеребеек, шпилек, крючков, прибыльных разделительных пластин, арматуры) и предметов, случайно попавших в форму. Их газообразующее действие связано с рядом явлений.

Наличие на поверхности предметов непросушенных или высокогазотворных красок, покрытий или конденсированной влаги при соприкосновении с жидким металлом вызывает выделение газов, которые из-за полной негазопроницаемости или остаются в виде пузырьков на поверхности предметов, или внедряются в жидкий металл. В большинстве случаев эти пузырьки скапливаются вокруг металлических предметов.

Наличие на поверхности указанных предметов окислов и ржавчины вызывает взаимодействие их с углеродом, приводит к образованию окиси углерода;

При неоднократном использовании холодильников на их поверхности появляются трещины разгара, где помимо окис- ных включений, ржавчины и водяных паров находится также воздух; при нагреве холодильников этот воздух многократно увеличивает свой объем и образует газовые включения, распо­знающиеся в отливке в соответствии с расположением дефектами на холодильнике