Способ центробежного литья трубчатых отливок

 

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