Получение плотных отливок. Особенности взаимодействия отливки и формы, страница 7

Рис. 14.10. Варианты сообщения жидкого металла в прибыли с атмосферой:

а— газопроницаемый стержень; б —болванчик в прибыли; в — шпилька на прибыли

В сырых формах, особенно при машинной и автоматической формовке, на плоской поверхности моделей закрытых прибылей выполняются углубления, а в форме— болванчики (рис. 14.10, б),которые разогреваются и твердая корка в этих местах не образуется. Таким способом обеспечивается сообщение жидкого металла в прибыли с атмосферой. Другим вариантом сообщения с атмосферой является установка на плоской поверхности прибыли шпилек существенно меньшего, чем у прибыли, диаметра с небольшим радиусом перехода в местах сопряжения (рис. 14.10, в).Так как в этих местах твердая корка также не образуется, обеспечивается сообщение металла с атмосферой.

Атмосферно закрытые прибыли обеспечивают питание лежащих выше прибыли частей отливок. Доказательством этого положения может служить опыт, который демонстрировал студентам профессор Б. В. Рабинович. Схема опыта с двумя стеклянными сосудами 2 и 3 разной высоты, соединенными трубкой 4, приведена на рис. 14.11. При открытии крана 1, расположенного на закрытом высоком сосуде, вода вытекает из него, но уровень воды опускается только в сосуде 3 малой высоты, который сообщается с атмосферой. Высокий же сосуд остается заполненным до верхнего уровня до тех пор, пока уровень воды в низком сосуде 3 не достигнет уровня трубки, соединяющей сосуды.

Легко показать, что атмосферное давление р_атм будет удерживать заполненным водой (ρ = 1 кг/м³) сосуд 2 высотой 10 м. При заполнении сосуда другими жидкими веществами его высота, удерживаемая атмосферным давлением, будет иной в зависимости от плотности веществ. Для наиболее тяжелой из всех жидкостей — ртути (ρ = 13 520 кг/м³) высота сосуда будет равна 760 мм, для чугуна (ρ = 6900 кг/м³) — 1450 мм, для медных сплавов (ρ = 8900 г/м³) — 1124 мм, а для алюминиевых сплавов (ρ = 2300 кг/м³) —4348 мм. Приведенные данные опытов и расчетов свидетельствуют, что закрытые боковые атмосферные прибыли питают и части отливки, расположенные выше прибыли.

Следует заметить, что приведенные значения высот условных сосудов, удерживаемых атмосферным давлением, дают представление о размерах отливок, для которых атмосферное давление будет иметь решающее значение в питании отливок по сравнению с силой тяжести, определяющей напор металла. Например, для чугунных отливок, изготовляемых в опоках высотой 300 мм, а следовательно, при напоре 300 мм, решающим будет атмосферное давление, обеспечивающее давление столба чугуна 1450 мм, а для отливок высотой, например, 3 м решающим будет уже напор металла.

345

Рис. 14.11. Схема демонстрационного опыта о питании вышележащих слоев за счет прибыли: 1 — кран; 2 — высокий сосуд; 3 — низкий сосуд; 4 — соединительная трубка; р_{атм ––} атмосферное давление

Очевидно, что при литье в автоклаве решающим всегда будет давление окружающей среды (автоклавное давление), а отливки будут практически плотными, не пораженными ни усадочной, ни газовой пористостью Последняя не будет образовываться, так как растворенный в металле газ при повышенном давлении не будет выделяться, т. е. окажется зафиксированным в растворе.

Рис. 14.12. Прибыль газового давления:1 —прибыль; 2 —удерживающая арматура; 3 —заряд; 4— керамическая коробочка; 5— отливка

Рис. 14.13. Прибыль высокого (воздушного) давления р

346

Прибыли газового (рис. 14.12) и высокого (рис. 14.13)давления, в которых давление на жидкий металл создается за счет газа, образующегося при разложении «газового заряда» (например, СаСО₃ → СаО + СО₂) или подаваемого от сети, от баллона (т.е. сжатого газа), не нашли практического применения, вероятно, из-за сложности определения момента «подключения»давления. При раннем подключении на частях отливки, на которых твердая корка или еще не образовалась, или она еще не прочная, могут возникнуть сильный пригар и подутие. При позднем подключении давления сильно уменьшается эффективность работы прибыли. Следовательно, прибыли атмосферного давления с его естественным воздействием выгодно отличаются от прибылей газового и высокого давления.

Рис. 14.14. Экзотермические круглые (а, б) и овальные (в, г)стержни-оболочки для обогрева закрытых (а, в) и открытых (б, г)прибылей:

1 –– стержень-оболочка; 2— подставка; Н, t, d, r, D, D₁, h, L, L₁ В, B₁ — конструктивные размеры стержней-оболочек

347