Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf

Скачать файл (25,58Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 123

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Вязкость смеси газов определяют по следующей приближенной формуле, действительной для различных температурных условий:

где т]	=	кинематическая			вязкость газа;
	р — плотность газа;
	VІ	— объемные доли		газовых		компонентов;
	•ЦІ — кинематическая			вязкость		отдельных газов.
Общая температурная зависимость вязкости газа постоянного
состава		выражается формулой			П. П. Берга
				/	273 +	/ ° \0 . 75
			М-/ =	^0 ^ — 273 — )			»	( 1 3 )
где (Я/ — вязкость			при заданной температуре;
\|л0	— вязкость		при 0° С.
Результаты расчета по формуле (13) хорошо совпадают (откло
нение не более 5%) с табличными данными							[160] для большинства
газов	(СО, С 0 2 , N), а также для воздуха. Дл я водорода							отклоне

ние при 600° С составляет около 8%, а для водяных паров и газов, выделяющихся из литейных форм и стержней, соответственно 28 и 18%. Удовлетворительное совпадение значений вязкости газов, выделяющихся из конвейерной формовочной смеси, содержащей большое количество водяных паров (см. табл. 3), будет при пока зателе степени в формуле (13), равном 1. В этом случае отклоне ния от справочных значений вязкости, полученных по форму

лам	(12) и (13), составляют					при 100, 300 и 600° С соответственно
0,7;	4,7	и 7,1% (табл. 4).								Таблица		4
										Таблица		4
		Вязкость газов			(в мкн-сек/м2)			при различной температуре
				П о	данным	работы		[160]	Р а с ч е т	по ф о р м у л е (13)
	Г а з
			0°С		100° с	300° С		600° С	100° С	300° С	600°	с
Воздух		. . . .	17,08	21,80.		29,60		38,42	21,80	29,62	41,45
СО			16,62	20,76		28,45		36,30	20,90	29,02	39,93
н 2	о		8,40		10,33	14,01		18,28	10,48	14,53	20,03
н 2	о		—		12,50	19,74		30,90	—	18,85	23,00
Из	формовоч
ной		конвей
ерной		смеси
(см. табл. 3)			—		—	—		•—	12,10	17,00	23,00
			9,45	12,92 *		19,00	*	27,96 *	12,78 **	19,84 **	30,11 **

*	Рассчитана	по ф о р м у л е (12) с и с п о л ь з о в а н и е м д а н н ы х работы [ 1 6 0 І
**	Рассчитана	с п о к а з а т е л е м степени, равным 1.

Как следует из табл. 4, вязкость воздуха при 0° С больше вязкости газов, выделяющихся из формовочной смеси, примерно

в	1,8	раза. С повышением температуры эта разница	сокращается
и	для	расчетов при 20°—30° С ее можно принять	равной при
мерно		1,5—1,7.
	Изменение вязкости и газопроницаемости газов		в литейных

формах происходит в зависимости от прогрева формы; имеет зна чение и некоторая средняя температура фильтрации газа для каждого момента времени, отсчитываемого от начала заливки. Ниже приведена формула (по Я- И. Медведеву) для расчета изме нения газопроницаемости смеси после ее заливки металлом:


Є = . + 0 , 9 4 і 4 5 ^ ± Д к - . + В ^							(И)
где Кср — средняя		по сечению		формы	газопроницаемость		смеси
	в момент т после начала заливки (в интервале затвер
	девания	отливки);
К2о •—исходная		газопроницаемость			смеси при 20° С;
tu	— относительная		температура		на	поверхности	формы;
	она не	изменяется		в расчетном		интервале времени;
п 2	— показатель степени			параболы (кривой), описывающей
	распределение		температуры		в форме (по А. И. Вей-
	нику); для алюминия, чугуна и стали он примерно
	равен соответственно 2,8, 3 и 3,3 [5];
a<i — коэффициент температуропроводности смеси;
L	•— толщина	формы	(длина пути		фильтрации газа).

При выводе формулы (14) были приняты следующие допу щения.

1. Температура газа в любой точке формы равна температуре смеси; в начале процесса она равняется 20° С.

2. Проницаемость смеси не зависит от температуры.

3.Влияние теплосодержания газа и его конденсации на про цесс нагрева смеси не учитывается.

4.Температурное поле формы описывается по А. И. Вейнику

[5, 26]

t = t u ( l — ^ y > ,	.	(15)
где tu — текущее значение избыточной	температуры;
х— расстояние в форме от поверхности отливки;

Х2 — толщина прогретого слоя формы.

Формула (14) показывает, что скорость падения газопроницае мости смеси в залитой форме определяется скоростью прогрева смеси и толщиною стенок формы: чем больше величина L , тем мед леннее изменяется газопроницаемость. Отсюда, однако, не следует, что толстые стенки формы «выгоднее» тонких, так как влияние толщины стенки формы как фактора, определяющего длину пути

фильтрации газа в формуле (6), больше влияния фактора, опрё* деляющего скорость уменьшения газопроницаемости смеси в фор


муле	(14). Так, при увеличении длины		пути фильтрации		газа от
1 до	10 см газовое давление, согласно		формуле	(6), увеличится
примерно в 10 раз (влияние члена CV в момент окончания					заливки
мало), а разница в снижении газопроницаемости смеси					при ее
нагреве будет в несколько		раз меньше.
Уменьшение газопроницаемости смеси связано также с дли
тельностью процесса. К		моменту окончания		кристаллизации

отливки газопроницаемость уменьшается в зависимости от типа сплава, толщины стенок отливки и формы в 1,1—4,0 раза; в мень

шей степени она изменяется при литье алюминия											и в большей —
при литье чугуна				(табл. 5).								Таблица 5
			Газопроницаемость			формы в конце			затвердевания			Таблица 5
			Газопроницаемость			формы в конце			затвердевания
				отливок из различных сплавов
П а р а м е т р ы					А л ю м и н и й			Серый ч у г у н			У г л е р о д и с т а я
П а р а м е т р ы					А л ю м и н и й			Серый ч у г у н				с т а л ь
Толщина		отливки		2Xt	10	20	40	10	20	40	10	20	40
Температура			в °С:		10	20	40	10	20	40	10	20	40
Температура			в °С:
заливки					720	720	720	1300	1300	1300	1550	1550	1550
затвердевания1				. .	660	660	660	1160	1160	1160	1490	1490	1490
Продолжительность
в сек:					20	25	30	20	25	30	20	25	30
заливки					20	25	30	20	25	30	20	25	30
затвердевания 2				. .	217	630	2060	208	635	2100	100	265	840
Величина		Х2	в момент		37	63	114	42	76	135	33	54	96
затвердевания в мм					37	63	114	42	76	135	33	54	96
Относительная газопро
ницаемость Kt/Ko при
толщине			формы	L
в мм:					0,70	0,58	0,43	0,52	0,37	0,25	0,55	0,43	0,35
50					0,70	0,58	0,43	0,52	0,37	0,25	0,55	0,43	0,35
100					0,82	0,74	0,60	0,68	0,54	0,40	0,72	0,62	0,54
200					0,91	0,85	0,75	0,81	0,71	0,57	0,83	0,76	0,63
Интервал			изменения
средней		температуры
фильтрации газов в °С
в момент т			ш п в	. . .	50—407				38—890			80—575
Изменение		газопрони
цаемости			(исходная
газопроницаемость					1,10—2,33			1,23—4,0			1 20—2 98
К=1)					1,10—2,33			1,23—4,0			1 20—2 98
1	Эффективная [ б ] .
2	П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь				з а т в е р д е в а н и я рассчитан а п о					А. И.	Зейник У-

Из изложенного следует, что в начале процесса фактическая (для реальных газов) газопроницаемость смесей в форме и стержне примерно в 1,4—1,8 раза выше газопроницаемости, замеренной

на стандартных образцах по воздуху. К концу затвердевания отливки она снижается в зависимости от типа сплава, толщины отливки, толщины формы, температуры сплава и некоторых дру гих факторов примерно в 1,5—2,5 раза по сравнению с исходной.

Расчет фактической	газопроницаемости смесей применительно
к условиям фильтрации	газов в форме существенно усложняется

при образовании зоны конденсации газа. Метод эксперименталь ного определения газопроницаемости при высокой температуре приведен ниже.

Изложенные соображения по влиянию температуры смеси и газа на газопроницаемость позволяют объяснить известный факт повышения газопроницаемости замороженных форм; так, при понижении температуры формы с + 1 0 ° до —70° С газопроницае мость смеси (влажность 5%) повышается более чем на 60% [83]

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

Характер движения жидкостей и газов по каналам и порам зависит как от свойств самой движущейся среды, так и от свойств каналов, пор и геометрических особенностей области фильтрации. Поэтому следует отличать газопроницаемость как физическое свойство формовочных и стержневых смесей от более широкого понятия — способности геометрических тел, в том числе форм и стержней, пропускать через себя газы, т. е. от их фильтрационных

свойств, которые можно назвать		пропускной способностью		[23,
96, 131 ]. Пропускная	способность	включает, кроме	газопроницае
мости смеси, также	геометрические характеристики последней.
Из формулы (6) следует, что при стационарном			параллельном
газовом потоке геометрические и фильтрационные			свойства	тела,

через которое фильтруется газ, характеризуются выражением — .

а величина пропускной способности М форм и стержней — выра жением

F,пр	(16)

Для случая, приведенного на рис. 19, а я б, пропускные спо собности трубок при равенстве их внутренних диаметров (по перечных сечений F) и газопроницаемости смесей К обратно про порциональны длине пути фильтрации газов, т. е

^- А .

м2

h •

При различных величинах К, F и /

Газопроницаемость смеси не является однозначной характе ристикой формовочных и стержневых смесей при решении такой