Способ термостатирования пресс-формы для литья под давлением

 

СПОСОБ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ПРЕСС-ФОРМЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающий подачу под давлением хладагента в каналы пресс-формы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и производительности процесса, в качестве хладагента используют влажньй воздух, при этом давление воздуха в каналах пресс-формы снижают до величины, обеспечивающей конденсацию паров воды.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(1) В 22 D 17/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3456776/22-02 (22) 25.06.82 (46) 30.06.85. Бюл. ¹ 24 (72) И.К.Финелонов, Б.В.Назаров, Г.А.Ефремов и А.Н.Федрушков .(53) 621.74.043 ° 2 (088.8) (56) Литье под давлением. Под ред. .А.К.Белопухова. M., "Машиностроение", 1975, с. 224-228.

Заявка ФРГ № 2808139, кл; B 22 D 17/22, опублик. 1979.

„„ЯО„„И 63974 (54)(57) СПОСОБ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ

ПРЕСС-ФОРМЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающий подачу под давлением хладагента в каналы пресс-формы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и производительности процесса, в ка-. честве хладагента используют влажный воздух, при этом давление воздуха в каналах пресс-формы снижают до величины,-обеспечивающей конденсацию паров воды.

1163974

35

Т2 (4) Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье под давлением деталей из металлов и сплавов.

Цель изобретения — повышение эффективности и производительности процесса.

Способ термостатирования прессформы осуществляют следующим образом.

После разогрева пресс-формы от. первых порций жидкого металла до рабочей температуры (например, 230250 С) в охлаждающие каналы прессформы подают под давлением влажный воздух. Для этого используют, например, неосушенный сжатый воздух из цеховой магистрали или воздух из

1 окружающей среды, засасываемый внутрь каналов пресс-формы при их вакуумировании..

На входе в каналы горячей (230250 С) пресс-формы давление влажного воздуха редуцируют (снижают) до величины, обеспечивающей конденсацию паров воды. Выпадающий на горячих стенках каналов (температура 230—

250 С) конденсат тут же нагревается горячей пресс-формой до кипения, затем выкипает полностью и, отняв тем самым излишнее тепло от пресс> формы, покидает ее в виде пара вместе с.потоком воздуха.

Количество влажного воздуха, подаваемого в пресс-форму, и степень редуцирования определяется расчетным путем исходя из потребного количества испаряемого полностью в каналах пресс-формы конденсата (отбирающего при фазовых переходах от горячей пресс-формы ровно столько тепла за время литейного цикла, сколько получает пресс-форма от жидкого металла за время одного литейного цикла).

Тем самым обеспечивается термостатирование пресс-формы — поддержание ее рабочей температуры на одном и том же уровне без каких-либо дополнительных операций регулирования или переключений.

Степень редуцирования Р„ Р (где

P — исходное à P — конечное дав1 2 ление влажного воздуха) и расход влажного воздуха рассчитывают в следующем порядке.

Определяют количество тепла, от.даваемое пресс-форме порцией заливаемого металла (за один литейный цикл)

@u, ртл > (оо>к кр ) от», > >

5 + отл > кр 6) > где ш .„- масса отливки, кг; с> — удельная теплоемкость жид1 кого металла, ккал/кг С; — температура заливаемого

Эо>л металла, С; температура кристаллизации, С; р„ — удельная теплота кристаллизации, ккал/кг;

15 с — удельная теплоемкость твердого металла, ккал/кг С; температура отливки в моУ* мент удаления из прессформы,оC.

Считая, что все переданное прессформе тепло литейного цикла отводится за счет нагрева и испарения выпа,дающего из влажного воздуха конденсата, определяют необходимое коли25 чество конденсата

О,ц

N > -1 с >0-< 1+ > + с ggg)+y кон 4 кон кон

30. где m. — масса конденсата, кг; с>„о„ вЂ” удельная теплоемкость льда, ккал/кг С вЂ” температура конденсата, С 3

r — удельная теплота фазового перехода лед — жид-. кость, ккал/кг; с удельная теплоемкость воды, ккал/кг С; — удельная теплота фазового перехода вода — пар, ккал/кг.

Определяют количество воздуха, несущего рассчитанное по формуле

4 (2) количество паров воды, кон

>

О, 001(й — Й ., ) (3) где d — исходное влагосодержание

50 воздуха, г/кг;

d — остаточное влагосодержание ост воздуха после выпадения конденсата г/кг.

Определяют степень редуцирования по уравнению адиабаты Пуассона

К-1

1163974 где К

P T — показатель адиабаты; соответственно давление и абсолютная температура влажного воздуха на входе в каналы пресс-формы, до редуцирования;

Р2, Т2 — давление и абсолютная температура влажного воздуха в каналах прессформы, после редуцирова- 10 ния.

Зная параметры Р, Т исходного

1 1 влажного воздуха, берут значение Т

2 ниже точки росы из условия достаточно полной конденсации паров воды и находят по формуле (4) давление редуцированного воздуха Р2, обеспечивающее конденсацию паров влажного воздуха.

Пример. Проводят термостати- 20 рование пресс-формы для литья под давлением массивных заготовок из алюминиевого сплава (сепараторов подшипника качения типа 252806). Прессформу предварительно разогревают до. рабочей температуры {230-250 С) заливкой 8-10 порций жидкого металла.

Для термостатирования (поддержа- ния рабочей температуры) используют сжатый влажный воздух давлением 30

3 ат (0,2 МПа) с температурой

20 С (293 К), влагосодержанием 5 г паров воды на 1 кг сухого воздуха. Сжатый влажный воздух редуцируют в каналах пресс-формы до выпадения конденсата.

Степень редуцирования и расход влажного воздуха определяют расчетным путем в приведенном выше порядке.

Количество тепла (Q< ), отдаваемое40 пресс-форме порцией заливаемого металла за один литейный цикл при массе отливки 0,065 кг, температуре литья 720 С, температуре кристаллизации 620 С, температуре удаления 45 отливки из пресс-формы 400 С, составляет согласно формуле (1) 11,0 ккал.

Количество конденсата паров воды, необходимое для отвода от пресс-фор- мы тепла Йц= .11 ккал за счет нагре- 50 ва и полного испарения конденсата, определяют по формуле (2), задавшись температурой конденсата -25 С из условия достаточно полной конденсации (остаточное содержание паров во- 55 ды О, 1 г/кг воздуха). Необходимая масса конденсата равняется m

= 0,015 кг .

Количество влажного воздуха, из которого может быть получено требуемое количество конденсата m„

= 0,015 кг,согласно формуле (3) составляет m„= 3,1 кг.

Степень редуцирования при значении показателя адиабаты 1, 4, исходном давлении сжатого влажного воздуха 3 ат (0,3 MIIa), исходной температуре сжатого влажного воздуха

20 С (293 К) и температуре конденсата -25 С (248 К) составляет согласно формуле (4)

P2 = 1,7 ат (О 17 МПа) .

Рассчитанные значения расхода влажного воздуха и степени редуцирования используют практически для термостатирования пресс-формы на уровне рабочей температуры 230-250 С с помощью изменения сечения какала.

При этом значение проводящего канала, обеспечивающего заданный расход влажного воздуха 3, 1 кг на цикл, рассчитывают по формуле и

Р11 где у — плотность сжатого влажного воздуха (3,67 кг при Р1 — 0,3 MIIa Т., = 293 К); т — продолжительность литейного цикла (24 с);

R — универсальная газовая постоянная (57,55 ккал/кг К).

После подстановки всех данных F

= 0,00026 м (2,6 см ) .

Сечение F выбирают из условия неразрывности потока с учетом того, что скорость потока влажного воздуха непосредственно перед изменением сечения и после примерно одинакова, вследствие чего соотношение площади поперечного сечения канала прессформы и площади поперечного сечения подводящего канала обратно пропорционально соотношению давлений до и после редуцирования, т.е.

F P P

1 — откуда F = F

У 2

F„

После подстановки всех данных

F = 4,6 см .

Термостатирование по предлагаемому способу дало результаты, представленные в таблице.

1163974

Количество циклов литья

10 40 70

130 200 300

Температура прессформы, С, 250 250 240 250 255 220 250

Составитель А.Кузнецова

Редактор И.Ковальчук Техред И.Асталош

Корректор М.Самборская

Заказ 4130/9 Тираж 747

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4

Таким образом, при рабочем диапазоне при литье алюминиевых сплавов (допустимые колебания 100 C) 200—

300 С,колебания температуры пресс-формы составили35 С,чтопозволило стабилио зировать в итоге качество отливок °