Способ центробежного литья трубчатых отливок
Патент 1423271
Авторы
Классы МПК
Способ центробежного литья трубчатых отливок
Иллюстрации
Реферат
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
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК 5114 В 22 D 13 /02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BT0PCHOIVIY СВИДЕТ)ЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3914668/23-02 (22) 12.05,85 (46) 15.09.88. Бюп. Р 34 (75) Ю.В. Науменко (53) 621.74.042(088.8) (56) Юдин С.Б. и др. Центробежное литье. М.: Иашиностроение, 19.72, с. 27, формула (39) .
Авторское свидетельство СССР
Ф 931284, кл. В 22 D 13/02, 1980.
Авторское свидетельство СССР
Ф 791447, кл. В 22 D 13/00, 1979.
Авторское свидетельство СССР
В 421424> кл. В 22 0 13/00в f971 °
IM0N0 The journal of the Japan
foundrymen s Society, 1977, v. 39, В 4, р. 228«233. (54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ
ТРУБЧАТЫХ ОТЛИВОК (57) Изобретение относится к литейÄÄSUÄÄ 1 423271 А1 ному производству, в частности к изготовлению трубчатых отливок центробежным способом в формах с горизонтальной осью вращения. Цель изобретения — повыщение качества отливок.
Заливку расплава производят в форму, вращаемую со скоростью не ниже критической величины (,),, а по окончании заливки скорость вращения снижают до критической величины cD . Критические скорости вращения формы (2, и И определяют с учетом критериев подобия движущейся жидкости Re, Fr и (p, где
Re - критерий Рейнольдса; Fr — критерий Фруда; (— степень заполнения формы расплавом. Изобретение позволяет проводить заливку и кристаллизацию расплава в форму, вращаемую с оптимальными скоростными параметрами, обеспечивающими получение качественной заготовки. 3 ил ., 2 табл.
1423271
Bi + где F;
-2А;
gg °
4 — + С, I - 94,08;
В;
D, Ф (3) 13 ° 612 + 28,224 ;
11,847;
-0,6528;
Ет
6, 1g(- )
3.
= >g()Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготов лению трубчатых отливок центробежным способом в формах.с горизонтальной осью вращения.
Целью изобретения является повышение качества отливок.
На фиг. 1 приведены результаты экспериментального определения 63, и 10
èz при неизменном радиусе поверхности полости и варьируемых вязкости жидкости и степени заполнения полости; на фиг. 2 — результаты испытаний в виде универсальных графиков а, и
Я в „логарифмических осях Re u
Fr для любых значений R и 9 и дискретных значений у, полученные на основании критериев (1) — (3) с использованием сглаживания и экстраполяции, на фиг . 3 — графики функции
18(РГ) Г(18(е) ) для 4),и я полученные на основании графиков, изображенных на фиг. 2.
Способ включает заливку расплава во вращаемую вокруг горизонтальной оси форму и последующее снижение угловой скорости ее вращения в процессе эатвердевания отливки, в период заливки скорость вращения формы поддерживают не ниже величины И а по окончании заливки снижают не ниже величины Q, определяемых из соотно« шения (Я
Э; 4 E;I+ G;Х ; -43,006 + 100„312 — 360,55у
+ 452д — 186„5(;
- 35,742 + 24,508 + 147,9 — 300,4q + 160,5<, ж -1,9875 — 0,208Ц вЂ” 12,1yz +
+ 21 6(P — 11 „"
Ы, — угловая скорость стационарного вращения формы, при которой происходит переход нетрубчатой формы движения расплава в трубчатую при разгоне формы, 1/с;
Ы вЂ” 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, м /с;
Ц
=а /3- степень заполнения полости формы расплавом;
V — объем полости формы, м ; с - объем области полости, занятой ра сплавом, м ;
g - ускорение силы тяжести, м/с °
На фиг. 1 приняты следующие обозначения: 1 и 2 для первого индекса ц соответствуют у, и Mz 1-4 для второго индекса Π— жидкости с коэффициентом кинематической вязкости ), соответственно, 10 м /с, 1,4х10 м /с;
4х10 м /с и 10 ьм /с. Поскольку барабан при испытаниях был установлен бандажами в роликовых опорах, полученные значения ц,и И, несколько завышены по сравнению с идеальным опиранием, исключающим вибрацию, и.близки к реальным значениям (0 для центробежнолитейных форм.
Критериями подобия течения вязкой жидкости под действием силы тяжести являются числа Рейнольдса Re и Фруда
Fr. В данном случае дополнительным критерием является степень заполнения полости и критериями подобия рассматриваемого движения жидкости являются, (1)
Рг (2)
Графики, изображенные на фиг. 2, описывают движение жидкости при вариации параметров: R -= 0,01-2,0 м;
10 — 10 м /с;ср = 0,1-0,9.
С целью определения соотношений для расчета ы, и я в виде аналитических выражений можно применить ин3 142327 терполирование. В качестве функции двумерной интерполяции принят lg(Fr), в качестве аргументов - lg(Re) и у
Для удобства принята прямоугольная равномерная сетка с пятнадцатью узла5 ми с координатами: lg(Re) = 3,0; 6,5 и 10,0; q 0,1; 0,3; 0,5; 0,7 и 0,9.
В табл. 1 приведены принятые значения функции в узлах интерполирова- 10 ния ° (5) где Х„
Таблица 1 После
0,49
0,70
0,67
1,39
1 0,1 3
2 0,1 6,5
0,74
1,56
3 01 10
4 0,3 3
После замен
0,55
0,96
0,76 (8) 2,09
1 ° 13
0,80
6 03 10
7 0,5 3 (9) 0,61
0,82
0,86
2,40
9 05 10
F=D+EX+GX2
Подстановка (7) в (11) после пре. образований дает;
В + В2 — 4АС (12)
-2А
0,67
10 0,7 3
0,88
2,31
11 07 65
12 07 10
0,92
2,55
40 где
A =-;
0,73
1,31
13 0,9 3 ,14 09 65
15 09 10 (13) 0,94
2,47
45 В= — +GI-1;
Е
2 (14) 0,98
2,73 (15) С=D+EI+GI2
После обратной замены F соотноше5Q ние для Q окончательно имеет вид (16) По значению функции в узлах интерполирования определены значения коэффициентов а, Ь и с в (8)-(10) для
D, Е и Р с индексами 1 и 2, соответственно, для а, и Ю2.
Аргументы Функция — lg (Fr) "T
1g(Re) для а, дляы, Ф
5 03 65 187
8 0,5 6,5 2 ° 17
Применен интерполяционный многочлен Лагранжа. Тогда интерполяционная формула имеет вид
1g(Fr) = (а,+ а,q+ а ц+ а,q+ a4q ) +
+ (Ь, + b,q + b,cp2+ Ь,с +
+ b4cp4)1g(Re) + (с, + сд +
+ c2cp + c,ñð "+ с4су4) fig(Re)) (4) где а, Ь и с — константы, Для удобства произведена замена: х lg(Re)„ F = lg(Fr). Поскольку
4 в Re входит искомая ы и аргумент интерполирования lg(Re) заранее не определен, составлено дополнительное уравнение прямой, проходяшей через точку со значением Д 0:
R Г R2
F - 1 g (-) = 2 (х — 1 g (— )
И g
1g(R2/9 )
1g(R/g) - координаты точки с(а= 0;
2 — угловой коэффициент прямой. замены
1g(— ) g
R2 18() (6)
2 и преобразования выражения (5) имеет вид:
Х= — +I, F (7) D = a, + a,q + a2q + a,q
3 а 4 °
E0 bo + b,q + be + Ь +
+ b< 4 °
G = -с, + с + с2я + с (+
z З
+ 4 ° (10)
1 выражение (4) имеет вид:
Преобразовано выражение (14).
Таким образом, величины а; и Q ,могут быть определены по исходным
-данным К, и с в широком диапазоне вариаций последних. При q .< О, 1. иц с0,9 значения ф с допущениями могут быть приняты для дискретных значений О,1 и 0,9.
142327 t
Определение скоростных параметров может быть выполнено с помощью микрокалькуляторов.
Пример, Исходные данные:
R = О, 15; g 0,51 материал - расплав стали; t 1600 С; 9 - 8,3х10 и /с.. у ю 1gI0,15 /(8,3gt0 ))- 1g(0,15/9,81)/2 5,34093
D, -43,006 + 100,312х0,5 - 360,55х0,5 + 452x0,5 - .186,5xO,S -38,14375;
Е, 35 ° 742 + 24,508x0,5 + 147,99х0,5 - 300,4х0,5 + t60 Sx0,5 57,47475;
6, -1,9875 - 0,208х0,5 — 12,1х0,5 + 21,6х0,5s — 11х0,5 -3,104;
А, -3,104/4 -0,776;
В, 57,47475/2 - 3, 104х5,3409 - 94,08 -81,920779;
С -38, 14375 + 57,47475х5,3409 - 3, 104х(5,3409) 180,28088;
1632х72,386383)/(2xt э1632) Оь78876в (-91,643039 +
20,1 1/с.
В табл. 2 приведены результаты расчетов я, и 2 по известным соотношениям (1)-(5) и согласно изобретению при вариации значений К, 4. и q
1) ю
Е вв и
G a
А э.
В, С и
° a
Я ев
j (-81 ° 920779 + 81,920779 + 4х0,776xt80,28088)/(2х0,776) 2,1566159;
10- х9,81/О, 15 96,8 t/с;
13,612 + 28,224хО,S 27,734;
11,847)
-0,6528;
-0,6528/4 Ое1632е
11,847/2 - 0,6528х5,3409 - 94,08 -91,643039;, 27,734 + 11,847х5,3409 - 0,6528х(5,3409) 72,386383;
1423271
v% ee г °
° 1 ° ° л л л е е» е» я л o% о av в з .%n . .е еч л
%n е ф Е5 0%
o " * р л м м м) л
v% o% сч .ф ) м е р с ъ м сч Ф ф ф о л е л еч д л е» ф ф м %О
hl EV еч %n 3 %%ъ
%Ч е 1 Ч е° л л
° Ф ЧЪ Ф Ъ
° м о
° . ° л
CV е» е» е»
rv „, м ее ф р л .%ч
CO Cl ф л t л о о о g
° ° %» %» л л а
°
° » л к л Ф Ю Ф л л
Ф Ф е ° л
Ф Ф л л л
Ф л л
»% л ф ее е ф sn ф ф
o% еч в О е» р л
Ф»е ф р еч
Ф \ Фч л . а сч ф О o% еч о
° CV сч Фч л л м л р
Ое К) сч %ч еч а
iО Ch м %»
° фе л .у е °
Л %O РВ ф О Л 0 СЧ CO О t» %O СЧ 7) О р о
О ч% еч ф о сч а м о в е еЧ а ф e%e» Ф сч
9 о м
Ф Э еч э о с в а
Ф CV. ф о м
a a сч ф о
Ф а а
<ч Фч
ssssssas о g о ° g о ц о о е олл м я о о л рм
%» ° ° е» л
° е
a a
° Ф
° 41 а
%n е а
* В 1 ° о î о о е е
Ф Ю. о о
Ch Ch е а юю о о о
Ю
«e% v%
° a о о е» е»
° % ° В
D О о о о о е ю е- е» еее. о р а а В о о о и м %n а е.и
° ° ° ° ° °
О О О О О О
В ° %% В а ев
o o о о о о л е»
ee en + е ф л ф ю о ф Ф е» е %Ч
° 1 °
%n е т . °
° ф ф ° ее еч
cv ю м ф ф °
° ° М ю е. е е» ° о о о о
a a a a о м еч в э Ф ее
tV eсп <ч
<% с ъ ln о,а л
° ° е о о о е ° % В о о о!
Ф
Ре и ее
Ф о. л л
a ° м
° »
1 е а
° »
В В о о
1423271 О Ю
Р В ф л
1 Ф
1О Щ
° Ф
В 1
at((oa
В В 1
Фе в Ф л° Cal
Ф (O Юъ а В б е о
Ф 1
Ф(an
ОО
М
° ч
В Ь о о
° ° л ч
Е 1 1
cat cc е у е е» (Ч Ф Ф
la 1 б е» Р ч ф
° в I»
o co
Ф М
М ее
В В (ч ф
В е
Ф In е»
В сп о е
° 1 1 е» ((° Ф м (ч о
Ф ф м е» Itt л
° . е О
Ф м ФЪ б (Ъ eV со и
Оа .Ф
В Ф Ф Ф (ч ч
Ф м
»» л
Ф л (ч an м Ф
° (Ъ МЪ м (ч м фи (Ъ Е. (ч (ч
РЪ ФЪ л
Ф В ер ао щ (Ъ
В сФ
° cn (ч (ч ф ф
В °
° °
С0 б л а з
3I л л л (i л л
Ф 4 Ф б 1 Ф
° е е» л
В Ф ч е» В л (ь л а а б л
° Ф Ф Ф Ф е ° ° л л л л л л
1 1 1 ° 1 1 Ф Ф Ф в. т» ° в б а е» %»
In Cl
1 1
Ф е
° Ю (ч ф е Ф о ю о.(ч а
Ф\
In
° Ф ф ч м ф ф, 1
o afI t ..а о
ev сч м (ч Ь еч ф
В В в а
CV IO еч сч м в
Зев о о м сч о и о а в 1 1 В В 1 ч (ч ф cv ev e сч
Ф6
° В со (ч о м (ч о
1 1 1 В (ч ф сч сч м ч о а В б а
IO (Ч ФЧ Ч е
3 8 8 е и
56
Ф)
2 са а g ф g «(X V с".) (У Р ((ВЪ ыЪ
В 1 б о о о
° If 1
В 1 о о о
°, е" а В
61 ol
Ф В 1 о о о оа ю б Ф о о
an м б б о о
°a (n ЪOI
В В о о (Ъ an
1 1 Ф .о о о
РЪ (Ъ
В Ф о о
ВЪ ВЪ
° » v»
Ф Ф о о
МЪ ФЪ м
В ° В о о
an ФЪ
° е
Ф е о о
ФЪ (Ъ (Ъ
° В»
Е 1 Ф о о о (Ъ а В
° °
3Ф\ In
В Е еЕ ФЪ
Д Ifa ao л Д Д д о
О е» ta( м (ч 4ч
В м ((е (оо
g t( (И о о и o,ñ
Ц е3
c(2 (3 в
) и h
g y g g д (мч (ч д д е м о
О an n Ъ О,Ф Ч (а е л e an 3 о ti o co ф е
° » е» ° ° М е
Ь ф 8 3 ф 8 3 8, 8 ф 3 3 8 3 3 3
1423271
Ch ф Ch
Д Д Д о л л л
Д л ф Ch
Д Д
3 о еч в д в Ф Й 7l еч
Д л
3ГЪ
Л а
* Д оь О
IA о л
Д л е| с4 л cv
Д Д Д
CV еч еч ф о о в Д л л N CV
O еч о о
Д Д еч еч
Ф
° Ф
ЪФ а ее се зр
I Д Д т т
Д Д еч т о в в в ед ее в
Ъв:> О о
Д Д еч ф
tf и
Ch Ch
Д Д о о а ч в в о о
О1 Ch
Д Д о о в Ф в
° т в Д Д т о еч
Ф Ф
Э с Д
t(Ф
М
6 р и ьиоо
0 ое. р.8 3 е меее и аа
93
ВФ о cI
v o л л л л л л
Ф Ф о л и еч
Д Д Д Д ф . а а
° т N е> е ее еч л о
Д Д Д ° Д 1 еч ее е еч еч
О О О О О О
О О О О О О 1 О т О о л о еч m o т о еi о в Д Д Д еч еч о еч
3 3 3 3 О 3 м р о л е 1 ф в а
6 и и ее 4 Л а и а еЪ а
А с;
E, В * - + G I
2 — 94,08;
Ci Di + Е, I + GiI (1 (р se
ЧЧ—
C °
1 ( (/с
13 1423271
Анализ приведенных в табл. 2 результатов расчетов показывает, что известные соотношения (1I)-(5) для определения И, и о,, неточны, причем значения Ч и болыпинстве случаев завышены.
Применение предлагаемого способа прн центробежном литье с горизонтальной осью вращения формы обеспечивает
l за счет уточнения скоростных параметров и снижения И< повышение качества отливок, снижение энергоемкости и динамической нагруженности литейного оборудования . 15, Формула изобретения ( (Cgocod центробежного литья трубчатых отливок, включающий заливку рас- 20 плана во вращаемую вокруг горизонтальной оси форму и последуккцее снижение угловой скорости ее вращения в процессе затвердения отливки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью 25 повышения качества отливок, s период заливки скорость вращения формы под держивают не нижЕ величины ц,, а по, окончании заливки снижают не ниже величины 4)q определяемых из соотЭ, - --43,006 + 100,312q
-360,55(р + 452 — 186,5(у 1
35в742 + 24в508Ч + 147ъ99Ч
-300,4q + 160,5ср4;
-1,9875 — О, 208ср — 12, 1ср +
+ 21 б ръ 11 4, У,. 13 612 + 28 2249
Ед 11 ° 847э
-0 65 8 @(М@) . (a() в
Ч 2
13 29
- радиус внутренней поверхности формы, м3
- коэффициент кинематической вязкости расплава, м /с; степень заполнения полости формы расплавом; объем полости формы, мз, объем области полости, занятой расплавом, м ; ускорение силы тяжести, м/с .
) 423271
10 и яе то ру(рр) Составитель А. Изъюров
Техр ед А. Кр а вч ук
Редактор Т. Парфенова
Корректор И. Муска
Заказ 4471/14
Тираж 741
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
go делам изобретений и открытий
113035,,Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Подпис ное
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4