О производстве литья

Центробежное литье применяется в основном для получения полых отливок в виде тел вращения (преимущественно трубы, трубные заготовки,  втулки и т.п.) без стержней.

центробежное литье, характер                                    затвердевания отливки

Рис 1

   Одним  из преимуществ центробежного литья можно считать направленность затвердевания металла. В результате в отливках  отсутствуют усадочные раковины и рыхлоты,  повышаются механические свойства.

 Принципиальные основы способа – центробежное литье

Величина центробежной силы, которая действует на металл при  вращении формы с числом оборотов n, равна

P=mrꙍ² ,

Где m – масса жидкости в г;

r —  радиус тела вращения в см;

ꙍ — угловая скорость  вращения формы в сек. ^-1 ; ꙍ = πn/30.

Форма может вращаться вокруг вертикальной,  горизонтальной и наклонной осей, а также одновременно,  например вокруг горизонтальной и вертикальной оси.

При вращении вокруг оси  свободная поверхность является параболоидом вращения, поэтому на машинах с вертикальной осью вращения отливаются главным образом кольца преимущественно незначительной высоты. Объясняется это тем, что у высоких колец разница  внутренних диаметров на верхнем (2r₁) и нижнем (2r₂)  торцах будет  больше чем у  низких.

отливка кольцо

Рис 2

   Для получения заданной разницы r₂ – r₁ нужно подобрать  число оборотов  изложницы  n  соответственно высоте кольца Н:

n = К ꓦ Н,

где, К – коэффициент, зависящий от r₂ – r₁ (табл 1)

Пример: Отлить кольцо высотой Н = 25 мм внешним  диаметром 2r₁ = 500 мм  и  2r₁ – 2r₂ = 5мм.  По табл 1  для 2r₁ = 500 мм  и 2r₁ – 2r₂ = 5мм находим К = 120и, следовательно, n = 120ꓦ25 = 600 об/ мин.

При вращении вокруг  горизонтальной оси этого недостатка нет – полая цилиндрическая отливка большой длины получается равностенной.

Табл  1

Значения коэффициента К и разницы 2r₁ – 2r₂

При вращении по двум взаимно перпендикулярным осям можно достичь  равностенности у таких изделий, как чугунные шары.  Приспособление для вращения по двум взаимно- перпендикулярным осям  показано на рисунке.

центробежное литье, приспособление для                                     отливки шаров

Рис 3

Центробежное литье, скорость вращения формы

Правильный выбор скорости вращения формы весьма важен при центробежном литье. Характер получающейся структуры, распределение шлаковых включений, газовой и усадочной пористости и т.п.  центробежных  отливок зависит от величины центробежной силы и, следовательно, от  скорости  вращения формы.

Существующие формулы для определения необходимого числа оборотов  формы могут быть подразделены на две категории:

а) формулы, исходящие из уравнений гидростатики,  определяющих  форму свободной поверхности жидкости, находящейся во вращающемся сосуде;

б) формулы, основывающиеся на динамических усилиях, действующих в металле, находящемся во вращающейся форме.

Обычно в практике работы по центробежному литью минимальным и достаточным числом оборотов считается то, которое обеспечивает правильную свободную поверхность отливки.  Эта скорость будет различной и зависит  от расположения оси, количества осей, рода металла, допускаемой  разностенности и наружного диаметра отливки.

Известные методы расчета скоростей вращения  формы сводятся к  трем  основным формулам: расчету по заданной окружной скорости, расчету по гравитационному коэффициенту и расчету по давлению  на форму.

Помимо указанных методов расчета,  рядом исследователей предложены эмпирические и полуэмпирические формулы расчета скорости  вращения формы. Наиболее близкие значения к принятым  на практике дают следующие формулы.

Формула  Кэммена:

n = K₀/r;

Формула Константинова:

n = 5520/ꓦꝩr,

центробежное литье, кривые                 чисел оборотов

Рис 4

где, n – число оборотов изложницы в об7 мин;

r – наружный радиус отливки в см;

К₀ – коэффициент различный для разных сплавов;

ꝩ  —  объемный вес сплава.

Значения        К₀  для случаев вращения  вокруг горизонтальной и вертикальной  осей и разных видов отливок приведены в табл. 2. Сравнимые методы расчета скоростей вращения формы сведены в табл 3.

Применяемые на практике  числа оборотов для различных  сплавов  в зависимости от диаметра формы полых  отливок даны на рис 4  ( горизонтальная ось вращения).

Табл 2

Значения константы К₀

Табл 3

Скорости вращения формы, определяемые  разными методиками

В данной статье вы познакомились с понятием – центробежное литье.

Используемая литература: «Особые виды литья» С.Я. Головин