Механические взаимодействия между отливкой и металлической формой, страница 6

3.2.Пример анализа предела прочности отливки.

Давайте рассмотрим обычный пример получения отливки в штампе показанного на рис.14. Сила трения, появляющаяся на поверхности маленького отверстия при удалении отливки из формы или при удалении стержня (один стержень образует как маленькое , так и большое отверстие) могут вызывать поломку пластинки, которая подвергается в это время ассиметрическому сгибанию. Результаты вычислений для толщины стенки w=7мм показываются на рис.15а. Для начальной температуры формы и стержня 200°С, а также коэффициента теплопередачи покрытия формы равным 2kW/m²WK, кривая предела прочности 1 пересекается с кривой 2 при 450 С, что означает, что более высокие температуры извлечения могут быть опасны для отливок. Уменьшение скорости охлаждения отливки выше начальной температуры формы (250 С) и коэффициент теплопередачи в 3 раза ниже (изменяющим ее материалом или толщину) меняет эту ситуацию только в какой то мере (сравнивать кривую 1 с кривой 3). Тем не менее если толщина стенки отливки меньше (w=5мм, как показано на рис.15в),то уменьшение скорости охлаждения может быть единственным способом избежать поломку отливки, хотя это и потребовало бы более длительного периода времени, в течении которого отливки будут находиться в форме (до 70 секунд).

4.Значение параметров процессов литья .

Очевидно, что не только геометрия системы отливка-форма является решающей при выборе напряжения и усадки или сил выталкивания при заданной температуре (смотрите например случаи, показанные на рис. 15). Это происходит из-за временной зависимости механического поведения литейных металлов при высоких гомологических температурах и от зависимости механической деформации в термических условиях процесса.

Используя компьютерные программы, представленные выше было сделано около 30 вариантов моделирований для изучения влияния различных параметров процессов на величину усадочного напряжения. При этом предполагалось, что тонкостенные в форме трубы алюминевые отливки изготавливались в прессформе, а другие детали можно найти в (28). В результате данных моделирований были сделаны следующие выводы.

·  Изменение влияния геометрических параметров передачи теплоты в системе окружающая среда-форма-отливка (т.е. вес, поверхность отливки и форма) имеет важное влияние на усадку только, если температура отливки ниже температуры формы в полном цикле, т.е. в непрактическом ряде температур извлечения.

·  Более весомым параметром была начальная температура формы (предполагаемая здесь однородной по всей массе, включая части окруженные литейным металлом). Если форма недостаточно подогрета, увеличение сил выталкивания в этом случае является важным.

·  Правильная комбинация двух или более изменение может дать желаемое уменьшение усадки без изменений других параметров. Самым важным является одновременное возрастание температуры формы до заливки и уменьшение теплового сопротивления покрытия (применение углеродных материалов в тонких слоях). Значительное снижение усадки может ожидаться по всему используемому ряду температур для процесса удаления в то время, как скорость охлаждения в частности во время заливки формы может держаться неизменной.

5.Повышение возможностей процессов, обсуждение и заключение.

Не существует общего правила усовершенствования процессов получения отливок в металлических формах. Результаты, полученные из данного материала, ведут к расширению возможностей процесса. Тем не менее следует заметить, что предложенные методы расчета механических нагрузок, действующих на отливки и элементы формы, как и процедуры анализа пределов прочности представляют некоторые новые преимущества.

Самые важные из них кажется следующие :

·  знание значений нагрузок, действующих на элементы форм, способствует более экономному выбору и конструкции ...элементов или всего литейного оборудования;

·  знание нагрузок, которым отливки подвергаются могут способствовать более безопасному конструированию и следовательно избежать слишком сложных конструкций форм;