Анализ методов сокращения пригара на стальном литье
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
лубину l, превышающую радиус зерна r.
Поэтому необходимым, но еще не достаточным условием для устранения механического пригара является выраженное в критериальном виде условие
Приведем формулу (1) к такому же критериальному виду
Для уточнения формулы следует рассмотреть входящие в нее величины р, ? и ? при условии, что свойства формы не изменяются во времени.
Приведение выражения к критериальному виду подчеркивает необходимость определения не глубины проникновения промежуточного пригарного слоя, а условий, обеспечивающих полное отсутствие механического пригара.
Давление р складывается из трех составляющих.
1. р1- статического давления жидкого металла на поверхности формы. Если высота слоя жидкого металла Н см, а плотность ? г/см, то давление этого слоя составит
г/см = кГ/см
2. р2- противодавление газов в форме. Оно может быть положительными отрицательным; обычно принимается положительным как результат выделения газов формой при ее нагреве. Но противодавление может быть и отрицательным, если применять искусственный отсос газов из формы, например, при изготовлении крупных отливок; отсос должен применяться только после образования на поверхности отливки достаточно прочной корки затвердевшего металла. Непосредственные измерения показали, что давление р2 может дойти до 0,1 кГ/см2; при изготовлении низких отливок нельзя пренебрегать давлением газов.
3. ps-капиллярного давления:
При полном смачивании cos ? = 1 и радиусе зерна 0,1 мм это давление
может дойти до 0,2 кГ/см2, т. е. до величины, сопоставимой с металлостатическим давлением.
Таким образом, полное давление
или, в развернутом виде,
Существует еще давление от усадки металла на стенки формы, которое возникает после затвердевания отливки. Однако учесть это давление в настоящее время не представляется возможным. Между тем, оно имеет очень большое практическое значение.
Величина ?, характеризующая продолжительность процесса образования механического пригара, зависит от продолжительности пребывания металла в жидком состоянии, которая может быть связана с приведенной толщиной отливки R:
откуда
Для усредненных расчетов можно принять m=0,1. Продолжительность пребывания поверхности металла в жидком состоянии заведомо и значительно меньше продолжительности полного затвердевания отливки. Поэтому следует принять
Необходимо подчеркнуть, что в данном случае разбираются условия образования механического пригара. Химический пригар может образоваться значительно позднее, после полного затвердевания отливки.
Входящую в формулу (1) вязкость можно определить по упрощенной формуле в зависимости от температуры Т:
где ?н и ?т - вязкости при начальной и искомой температурах.. После подстановки полученных значений формула (1) приобретает вид
(2)
где Сз - эмпирически определяемый коэффициент.
Приведенная к критериальному виду формула может быть выражена в виде неравенства
(2)
Глубина проникновения пригарного соединения имеет подчиненное значение по сравнению с требованием создания условий, при которых это соединение не проникает на глубину, превышающую радиус зерна.
Из неравенства (1) следует:
1. На пригар оказывает очень большое влияние величина отливки, от которой зависит металлостатический напор и продолжительность образования корки на поверхности отливки. Поэтому целесообразно противопригарные мероприятия проводить с учетом размера отливок.
2. В слагаемом - формулы (1) поверхностное натяжение жидкого металла изменяется от 0,6 до максимум 1,5 г/см, cos ? от +1 до -1, радиус зерна-десятикратно. В целом это слагаемое заслуживает значительного внимания.
3. Слагаемое р2 изучено недостаточно. Можно полагать, что изменение р2 существенно влияет на процессы, происходящие в форме, в частности на пригар.
4. Вязкость пригарного соединения изменяется не более чем в 2 раза и оказывает подчиненное влияние.
5. Продолжительность пребывания поверхности металла отливки при температурах возможного взаимодействия с поверхностью формы зависит от толщины отливки, коэффициента затвердевания, от температуры заливки.
- Химический пригар
Возникает в отливках из сплавов с высокой температурой плавления в результате сложных реакций между металлом отливки, его окислами и материалом формы. В отличие от механического пригара зерна песка в пригоревшем слое связываются главным образом продуктами химических реакций, протекающих при высоких температурах, преимущественно силикатами.
На поверхность раздела металл - форма окислы компонентов сплава поступают двумя путями: в небольшом количестве - в виде окислов, растворенных в расплаве и образующихся во время выплавки и заполнения формы, а главным образом вследствие окисления раскаленной затвердевающей поверхности отливки. Массивная отливка из стали дольше находится в раскаленном состоянии, и поэтому на ее поверхности образуется больше окислов.
Считают, что пригар не образуется в двух случаях: когда поверхность отливки не окислена или окислена очень сильно. На неокисленной поверхности металла пригар образоваться не может, так как во взаимодействие с кр