Способ центробежного литья трубчатых отливок Советский патент 1988 года по МПК B22D13/02 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению трубчатых отливок центробежным способом в формах с горизонтальной осью вращения.

Целью изобретения является повышение качества отливок.

На фиг. 1 приведены результаты экспериментального определения со, и Uj при неизменном радиусе поверхности полости и варьируемых вязкости жидкости и степени заполнения полости; на фиг„ 2 - результаты испытаний в виде универсальных графиков CD, и COj в .логарифмических осях Re и Fr для любых зн ачений R и и дискретных значений ср , полученные на основании критериев (1) - (3) с использованием сглаживания и экстрапо- ляции; на фиг 3 - графики функции Ig(Fr) filg(Re)cf дпя СО, и Q , полученные на основании графиков, изображенных на фиг. 2,

Способ включает запивку расплава во вращаемую вокруг горизонтальной оси форму и последукяцее снижение угловой скорости ее вращения в процессе затвердевания отливки, в период заливки скорость вращения формы под- держивают не ниже величины Q,, а по окончании заливки снижают не ниже величины (0, определяемых из соотношения

Q;

R

де F,

В;

С;

D.

Bi -f - в1 - 4A;cl -2A;

iL

2

to

f Cil - 94,08;

D,

D; E;I + Gil

-43,006 + 100,312tf- 360,55cf2

+ 452(f3 I86,

35,742 24,508if + U7, - 300, + 160,

-1,9Й75 - 0,208cf - 12,1cf +

+ 21,6( -

13,612 + 28,224tf ;

11,847;

-0,6528;

u() -

g

i 1; 2;

,

Q 5 0

5 Q

5

to

°

W,- угловая скорость стационарного вращения формы, при которой происходит переход нетрубчатой формы движения расплава в трубчатую при разгоне формы, 1/с;

ODj - угловая скорость стационарного вращения формы, при которой происходит переход трубчатой формы движения расплава в нетрубчатую при выбеге формы, 1/с;

R - радиус внутренней поверхности формы, м;

- коэффициент кинематической вязкости расплава,

tf

-Zl степень заполнения полости формы расплавом;

V - объем полости формы, м ;

t - объем области полости, занятой расплавом, м ;

g - ускорение силы тяжести, м/с.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения; 1 и 2 для первого индекса 03 соответствуют оэ, и COz ; 1-4 дпя второго индекса и) - жидкости с коэффициентом кинематической вязкости , соответственно, 10 м /с, 1,4x10 4x10 и . Поскольку барабан при испытаниях бып установлен бандажами в роликовых опорах, полученные злачения СО, и (0 несколько завыще- ны по сравнению с идеальным опирани- ем, исключающим вибрацию, и.близки к реальным значениям СО дл я центробежно- литейных форм.

Критериями подобия течения вязкой жидкости под действием силы тяжести являются числа Рейнольдса Re и Фруда Fr. В данном случае дополнртельным критерием является степень заполнения полости и критериями подобия рассматриваемого движения жидкости являются:

(оК Re

Fr

T

Q R2

(1) (2)

(3)

Графики, изображенные на фиг. 2, описывают движение жидкости при вариации параметров: R 0,01-2,0 м; 10 V/c;cp 0,1-0,9.

С целью определения соотношений дпя расчета Q, и со в виде аналитических выражений можно применить ийдвумерной интерполяции принят Ig(Fr), в качестве аргументов - Ig(Re) и tf , Для удобства принята прямоугольная равномерная сетка с пятнадцатью узлй- ми с координатами Ig(Re) 3,0; 6,5

терполирования Ig(Re) заранее не определен, составлено дополнительное уравнение прямой, проходящей через точку со значением W 0:

плг V- 1 схрчи j- vivc/ - -r,v/,u,-;р.

И 10,0; t 0,1; 0,3; 0,5; 0,7 и 0,9.F - lg(J) 2 к - Ig() ,ч(5)

В табЛо 1 приведены принятые зна-° - -

чения функции в узлах интерполирова- о lg( )

и Fg lg(R/g) - координаты точки с 03 0;

ния.

Таблица 1

терполирования Ig(Re) заранее не определен, составлено дополнительное уравнение прямой, проходящей через точку со значением W 0:

о lg( )

и Fg lg(R/g) - координаты точки с 03 0;

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению трубчатых отливок центробежным способом в формах с горизонтальной осью вращения. Цель изобретения - повьшение качества отливок. Заливку расплава производят в форму, вращаемую со скоростью не ниже критической величины и,, а по окончании заливки скорость вращения снижают до критической величины СО Критические скорости вращения формы со, и w определяют с учетом критериев подобия движущейся жидкости Re, Fr и Cf , где Re - критерий Рейнольдса; Fr - критерий Фруда; С; - степень заполнения формы расплавом. Изобретение позволяет проводить заливку и кристаллизацию расгшава в форму, вращаемую с оптимальными скоростными параметрами, обеспечивающими поатучение качественной заготовки. 3 ил., 2 табл. S (Л

Применен интерполяционный многочлен Лагранжа. Тогда интерполяционная формула имеет вид

Ig(Fr) (ао+a,tf + ajCfV a,q) -i- а) +

(bo + b,cf +biCf + b, +

-ь )lg(Re)+ (Co + CiM- +

+ c, c,) lg(Re) (4)

где a, b и с - константы.

Для удобства произведена замена; X Ig(Re); F lg(Fr)o Поскольку

После обратной замены F соотноше- 50 ние для СО окончательно имеет вид

W

10

(16)

55 По значению функции в узлах интерполирования определены значения коэффициентов а, b и с в (8)-(10) для Ь, Е и F с индексами 1 И 2, соответственно, для со, и СОг,

514232716

Преобразовано вьфаженне (14).Определение скоростных параметров

Таким образом, величины tOj и и,может быть выполнено с помощью мик могут быть определены по исходнымрокалькуляторов, данным R, и Cf в широком диапазоне вариаций последгшх. При tp 0,1 .Пример, Исходные данные;

,9 значения (| с допущениямиR 0,15; cf - 0,5; материал - расплав

могут быть приняты для дискретныхстали; t - leOO C; - 8,3x10 . значений и 0,9. .

Г - , (8,3x10- )- lg(0,t5/9,81)72 - 5,3409;

D,- -43,006 + 100,312x0,5 - 360,55x0,5 + 452x0,5 - 186,5x0,5 - -38,14375; Е, 35,742 24,508x0,5 + 147,99x0,5 - 300,4x0,5 + 160.5x0,5 - 57,47475; G, - -1,9875 - 0,208x0,5 - 12;ixO,5 21,6x0,5 - 11x0,5 - -3,104;

A,- -3,104/4 - -0,776;

B,- 57,47475/2 - 3,104x5,3409 - 94,08 -81,920779;

C, -38,14375 + 57,47475x5,3409 - 3,104х(5,3409)« 180,28088;

F, - (-81,920779 -t- ,920779 + 4x0,776x180,28088)7(2x0,776) -2,1566159; О, х9,81/0,15- 96,8 1/с;

DI - 13,612 + 28,224x0,5 « 27,734;

Е,, - 11,847;

GI - -0,6528;

Aj - -0,6528/4 -0,1632;

BI - 11,847/2 - 0,6528x5,3409 - 94,08 - -91,643039;.

Cj - 27,734 + 11,847x5,3409 - 0,6528x(5,3409)2 « 72,386383;

iFj (-91,64303$ + -,j 91,643039 + 4x0,1632x72,386383)/(2x1,1632) - 0,78876;

,0° x9,81/0,15 « 20,1 1/c.

I B- табл. 2 приведены результатышениям (1)-(5) и согласно иэобрете асчетов с, и со по известным соотно-нию при вариации значений R, -О . и tf .

ej ч « - eo л О t.p Q o P P О n M n « « (le

::88г:88ЯЯЯЯа

о «e r

-.фтго«о«ч«- всмм .(п Л(в

«4- «

л

w ae

- m l/ tft tft VI M ge fl6O« C6 M (Ч N N N CM rtriPS Krt... %.

« Ч 49 49 ,0 r« r«. . t r

r r« r

«IMA

r r% IV.

яff 4.

«n ei «Л n M «M

r r о

«r n « to

8 ;S ;:

о ( «

§

sr r

COоr VOCM CO

«MOnOMCMOfoOrtwOc Q f

СМвОСМ«Ч- 1МвО«М1М-

8 S 8 8

O yj) r fO

11

и и

.и

о бг

П П1Л1Л|Г) .. . (ЗООООООООООО

.о о

т Лшюс оштт о о о осГ еГ еГ «э о

а S

-

о

«-Мт-вШ)

ем мсмгчг« М1М«м

at eo

o e

00

a

- «Ч

- r

о e s

2 lO вГ - 4o o - 1 « (

(0 n

ее n «

V M M

e, -1 «4- r

;; о « n

CM

Vf

T rx f r f« 1

-«

4)Q о « 40

«О - ci eo

w

« 4Г

« о

«k flO

Г4CO

Ol CO , о.

«

«o e «-«-ON

N

to

r о

fk

CO

Ь сч

L; « «M ve o

- CM M en §

о y. « s

8 8 8,

uS N о NO r oo

сч

см со «

о Г)

««

Р4

88

r m

8

4

в 8

888

(О to (-

«

W

а

S S

I 6 1$

о U

л ш

и Е

г- Ю in |Л ift

о о о о о

- « «л «п « и,

о .-- -- ,Г

ITS 1Л «ft

- см

СП n о

л ;«.; S ft

N

S

t f

u

u

13142

Анализ приведенных в табл. 2 результатов расчетов показывает, что известные соотношения (1)-(5) для определения ео, и оэ. , неточны, причем значения Wj в бопыпинстве случаев завышены

Применение предлагаемого способа при центробежном литье с горизонтальной осью вращения формы обеспечивает за счет уточнения скоростных параметров и снижения (0 повышение качества отливок, снижение энергоемкости и динамической нагруженности литейного оборудования,

Формула изобретения

Способ центробежного литья трубчатых отливок, включающий заливку рас- плава во вращаемую вокруг горизонтальной оси форму и последук1цее снижение угловой скорости ее вращения в про цессе затвердения отливки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливок, ё период заливки скорость вращения формы под-

держивают не ниже величины 60) , а по окончании заливки снижают не ниже величины QU 9 определяемых из соотношения

R

Bi

+ nJB - 4А,С,

-2А;

Я uf

14

А; -f S

В; - | + G;I - 94,08} С,- - D,- -t- Ejl + GjP;

D,- -43,006 + 100,312(f -360, 186,

E,- 35,742 + 24,508i|+ 147,994 -300,44 + 160,

G, - -1,9875 - 0,208cf - 12,tcf + 4- 21,6Cf -

D 13,612 + 28, ;

Ej - 11,847; G -0,6528f I - Ig (f-)

l8(R/g)

1; 2;

радиус внутренней поверхности формы, м;

коэффициент кинематической вязкости расплава,

(

r/V - степень заполнения полости

формы расплавом; V - объем полости формы, м ; f - объем области полости, занятой расплавом, м ; 8 ускорение силы тяжести, м/с.

« ss at tr и at 19 f

Фиг.}

fO

fO

fpuff. Z

c

(.7

Ct)t

/4c

ro taf/ff,

tgfflf)