Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки

Приведены результаты исследований, раскрывающие характер скоростных режимов заливки крупных стальных отливок с использованием сифонного способа заполнения формы. Установлены оптимальные условия применительно к указанному типу заливки....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Дудченко, А.В., Тарасевич, Н.И., Примак, И.Н., Щеглов, В.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2013
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140501
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки / А.В. Дудченко, Н.И. Тарасевич, И.Н. Примак, В.М. Щеглов // Металл и литье Украины. — 2013. — № 5. — С. 9-13. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-140501
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1405012025-02-09T12:44:31Z Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки Особливості сифонного способу заповнення форми при отриманні великої сталевої виливки в умовах швидкісної заливки Features of the siphon method of filling in the formwhen receiving a large steel castingsin pouring speed Дудченко, А.В. Тарасевич, Н.И. Примак, И.Н. Щеглов, В.М. Приведены результаты исследований, раскрывающие характер скоростных режимов заливки крупных стальных отливок с использованием сифонного способа заполнения формы. Установлены оптимальные условия применительно к указанному типу заливки. Наведено результати досліджень, які розкривають характер швидкісних режимів заливки при одержанні крупних сталевих виливків з використанням сифонного способу заповнення форми. Встановлено оптимальні умови стосов- но даного типу заливки. The results of investigations that explore the character of speed rates of large castings pouring in a storied gating system with the siphon method are given. There are defined the optimal by pouring speed limits of feasibility of the gating system with the siphon method. 2013 Article Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки / А.В. Дудченко, Н.И. Тарасевич, И.Н. Примак, В.М. Щеглов // Металл и литье Украины. — 2013. — № 5. — С. 9-13. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140501 621.746.553, 621.746.554, 519.876.5 ru Металл и литье Украины application/pdf Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Приведены результаты исследований, раскрывающие характер скоростных режимов заливки крупных стальных отливок с использованием сифонного способа заполнения формы. Установлены оптимальные условия применительно к указанному типу заливки.
format	Article
author	Дудченко, А.В. Тарасевич, Н.И. Примак, И.Н. Щеглов, В.М.
spellingShingle	Дудченко, А.В. Тарасевич, Н.И. Примак, И.Н. Щеглов, В.М. Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки Металл и литье Украины
author_facet	Дудченко, А.В. Тарасевич, Н.И. Примак, И.Н. Щеглов, В.М.
author_sort	Дудченко, А.В.
title	Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки
title_short	Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки
title_full	Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки
title_fullStr	Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки
title_full_unstemmed	Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки
title_sort	особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2013
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140501
citation_txt	Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки / А.В. Дудченко, Н.И. Тарасевич, И.Н. Примак, В.М. Щеглов // Металл и литье Украины. — 2013. — № 5. — С. 9-13. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT dudčenkoav osobennostisifonnogosposobazapolneniâformypripolučeniikrupnojstalʹnojotlivkivusloviâhskorostnojzalivki AT tarasevični osobennostisifonnogosposobazapolneniâformypripolučeniikrupnojstalʹnojotlivkivusloviâhskorostnojzalivki AT primakin osobennostisifonnogosposobazapolneniâformypripolučeniikrupnojstalʹnojotlivkivusloviâhskorostnojzalivki AT ŝeglovvm osobennostisifonnogosposobazapolneniâformypripolučeniikrupnojstalʹnojotlivkivusloviâhskorostnojzalivki AT dudčenkoav osoblivostísifonnogosposobuzapovnennâformipriotrimannívelikoístalevoívilivkivumovahšvidkísnoízalivki AT tarasevični osoblivostísifonnogosposobuzapovnennâformipriotrimannívelikoístalevoívilivkivumovahšvidkísnoízalivki AT primakin osoblivostísifonnogosposobuzapovnennâformipriotrimannívelikoístalevoívilivkivumovahšvidkísnoízalivki AT ŝeglovvm osoblivostísifonnogosposobuzapovnennâformipriotrimannívelikoístalevoívilivkivumovahšvidkísnoízalivki AT dudčenkoav featuresofthesiphonmethodoffillingintheformwhenreceivingalargesteelcastingsinpouringspeed AT tarasevični featuresofthesiphonmethodoffillingintheformwhenreceivingalargesteelcastingsinpouringspeed AT primakin featuresofthesiphonmethodoffillingintheformwhenreceivingalargesteelcastingsinpouringspeed AT ŝeglovvm featuresofthesiphonmethodoffillingintheformwhenreceivingalargesteelcastingsinpouringspeed
first_indexed	2025-11-26T00:11:24Z
last_indexed	2025-11-26T00:11:24Z
_version_	1849809580440158208
fulltext	� �МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013� �МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 УДК 621.746.553, 621.746.554, 519.876.5 Дудченко А. В., Тарасевич Н. И., Примак И. Н., Щеглов В. М.* ПАО «Новокраматорский машиностроительный завод», Краматорск *Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки Приведены результаты исследований, раскрывающие характер скоростных режимов заливки крупных стальных отливок с использованием сифонного способа заполнения формы. Установлены оптимальные условия применительно к указанному типу заливки. Н астоящая публикация является завершающей в серии из трех [1, 2], описывающих исследования в области скоростной заливки форм, изготовлен- ных из холоднотвердеющих смесей�� Способ заливки форм с сифонным подводом ме- талла имеет принципиальное отличие от двух опи- санных выше�� Кроме того, следует отметить, что в зарубежной практике основная ставка специалистов- литейщиков была сделана именно на такой способ заливки�� Как и в предыдущих случаях, в качестве объек- та исследования принята опытная отливка «Плита» с размерами Д×Ш×В: 1500×180×2000 мм�� Особен- ности заливки изучали при четырех скоростных ре- жимах заливки металла в форму: 30, 60, 90 и 120 с�� Масса жидкого металла отливки составила 7164 кг�� Металл подавали в форму через три щелевых пи- тателя и расширяющуюся литниковую систему при постоянном значении расхода�� Исследования проводили с использованием ме- тода компьютерного моделирования и программного комплекса «MagmaSoft» v�� 4��4�� Для оценки значений скорости металла в литнико- вой системе и форме установили виртуальные дат- чики (рис�� 1)�� Расходные характеристики литниковой системы представлены в табл�� 1�� Ниже проведен анализ гидродинамических и теп- лофизических процессов, происходящих при исполь- зовании сифонного способа заливки форм�� Воздействие динамического напора в литниковой системе данной конструкции неминуемо вызывает значительную неравномерность расхода металла по питателям�� По мере увеличения скорости разливки эта неравномерность становится ярче выраженной�� Максимальный расход металла происходит в тре- тьем питателе�� Именно благодаря его работе в цент- ре отливки возникает вихревое течение�� Формиро- вание вихря становится явно выраженным по мере подъема металла до второй трети высоты формы и окончательно формируется при начале заполнения прибыльной надставки (рис�� 2)�� Ключевые слова: сифонная заливка, литье, отливки, математическое моделирование, гидродинамика Более интенсивная работа третьего питателя, по сравнению с двумя другими, вызывает увеличе- ние скорости движения потоков металла, что влечет за собой падение давления в этой области�� Схема движения потоков металла от второго и первого пи- тателей определяется зоной пониженного давления вблизи канального течения, создаваемого третьим питателем�� Образующееся вращательное движение Таблица 1 Величина расхода металла при заливке. Время заливки τ, с Скорость заливки формы кг/с мм/с 120 59 28 90 79 37 60 118 55 30 237 109 Рис. 1. Схема расположения виртуальных датчиков при моде- лировании заполнения формы�� S = 180 мм № 1 № 2 № 3 10 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’201310 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 Рис. 3. Поля скоростей метала на разных этапах заливки при различной продолжительности заполнения формы через сифонный подвод 30 60 90 120 Продолжительность заполнения формы, с За по лн ен ие ф ор м ы , % 10 35 60 100 Рис. 2. Поля траекторий перемещения пробных частиц после полного заполнения формы при различном времени заполнения через сифонный подвод 30 60 90 120 Время заполнения формы, с 10 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’201310 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 вызывает отклонение потока металла из второго и третьего питателей от вертикальной оси�� Высота столба металла в форме и общая вели- чина расхода литниковой системы оказывают вза- имно противоположное влияние на работу первого питателя�� Когда противодавление столба металла в форме становится достаточным, работа питате- ля выражена слабо или полностью прекращается (рис�� 3)�� При этом необходимо отметить, что процесс инжекции металла обратно в литниковую систему также слабо проявляется�� При низкой скорости за- ливки (120 с и выше) заполнение формы происходит практически через три питателя�� Увеличение скоро- сти разливки приводит к перераспределению расхо- да металла через питатели – снижается количество металла, поступающего через первый питатель, и увеличивается объем металла, который проходит че- рез третий питатель�� Время включения питателей не зависит от величины расхода металла в литниковой системе, но последовательность включения всегда сохраняется – от третьего питателя к первому�� Практически во всех вариантах заливки присут- ствует мощное канальное течение, при котором ин- тенсивные потоки металла, истекающие из второго и третьего питателей в вертикальном направлении, обладают достаточной энергией для преодоления зоны вихревого течения�� Огибая зону завихрения, которая формируется в левой части отливки, они до- стигают полости прибыли, тем самым способствуя формированию однородного температурного поля, Рис. 4. Поле температур метала на разных этапах заливки при различной продолжительности заполнения формы через сифонный подвод 60 90 120 Продолжительность заполнения формы, с За по лн ен ие ф ор м ы , % 10 30 60 100 12 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’201312 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 что положительно влияет на создание направлен- ного температурного градиента при затвердевании отливки (рис�� 4)�� Для заливки за 30 с на начальном периоде запол- нения формы характерным является образование волны металла, перемещающейся от одной стенки формы к другой�� Это возмущение свободной по- верхности нивелируется приблизительно через 15 с заливки вертикальными потоками металла, истека- ющими из питателей�� При более медленном запол- нении формы образования волн не наблюдается�� В процессе поступления металла под затоплен- ный уровень одним из ключевых факторов в рассмат- риваемой системе является воздействие на металл силы тяжести, вектор которой направлен в сторону, противоположную вектору мгновенной скорости эле- ментарных объемов металла, поступающих в фор- му�� Скорость движения металла в форме представ- ляет собой суперпозицию всех силовых факторов, сопровождающих заливку�� Но только при рассмат- риваемом способе подвода скорость поступающего металла снижается максимально из-за воздействия именно силы тяжести�� Степень заполнения стояка при данной схеме заливки определяется количеством металла, посту- пившим в литниковую систему за конкретный про- межуток времени�� Для заливки за 30 с характерной является высокая степень наполненности стояка�� В остальных вариантах, после заполнения формы на одну треть, уровни металла в стояке и форме вы- равниваются�� Первоначальное превышение уровня металла в стояке для указанных вариантов можно объяснить неустановившимся режимом движения металла в литниковой системе�� Для данного типа литниковой системы характерно сохранение опти- мальных показателей движения потока на протяже- нии всего периода заливки за 120 и 90 с�� В вариантах заливки за 60 и 30 с лучшие показатели наблюдают- ся во второй половине этого периода�� Несмотря на то, что литниковая система удовлетворительно ра- ботает, начиная со скорости заливки 55 кг/с (заливка за 60 с), вполне закономерным было бы получение неудовлетворительного внутреннего качества реаль- ной отливки�� Причиной этого, как указывалось выше, может стать высокая динамика потоков в областях канального течения металла�� Следует отметить значительную неравномер- ность расхода металла по питателям литниковой системы, вследствие чего возникает необходимость изменения конструкции литниковой системы и при- дания ей симметричной конфигурации�� Мощное канальное течение, возникающее при скоростной заливке и имеющее несимметричное рас- положение относительно вертикальной оси отливки, оказывает в результате отрицательное влияние на формирование положительного температурного градиента отливки�� В дальнейшем это подтвердили при анализе критериев, оценивающих ход процес- са кристаллизации�� Именно в местах с наибольшей интенсивностью потока прогнозировали образова- ние дефектов усадочного (и газоусадочного) проис- хождения�� В табл�� 2 приведены значения скорости потока металла, зафиксированные виртуальными термопарами в точках С6, С11, С16, находящихся у противоположной питателям стенки отливки�� Из приведенных данных можно cделать вывод о близости характера движения потоков металла в форме в районе установки датчиков С6 и С11 к режи- му автомодельности�� Наибольшие колебания скоро- сти потока можно отметить только непосредственно над третьим питателем�� То есть, основополагающи- ми моментами движения металла в форме являются именно конструкция литниковой системы и конфигу- рация отливки�� Пределы изменения скорости металла на выхо- де из 1-2-3 питателей составляют соответственно: (0,2/1,3)-(0,5/2,4)-(0,2/3,0) м/с�� Несмотря на то, что для исследований приняли вариант литниковой системы с прогнозируемой асим- метрией работы питателей, полученные результаты дают возможность оценить работу литниковой сис- темы с сифонным подводом металла как наиболее полно соответствующую требованиям скоростной заливки�� Благодаря совместному использованию различных явлений гидравлической природы, таких как стабилизация формы свободной поверхности металла за счет вертикальных потоков металла из питателей, максимальное использование противо- действия силы тяжести и прочих удается получить управляемый режим заливки с заданными парамет- рами потока�� Выводы В процессе скоростной заливки можно достичь оп- тимальных параметров заполнения полости формы при сифонном подводе литниковой системы�� Следо- вательно, для отливок ответственного назначения, заливаемых за минимально возможный промежуток времени, необходимо использовать подвод металла снизу через сифонную литниковую систему с оптими- зацией параметров потока металла, истекающего из питателей, выравниванием расхода через питатели, снижением скорости потока на выходе металла из питателя�� Для различных конструкций отливок эффектив- ными могут стать технологические решения по со- зданию «подушки» металла путем заполнения части формы через сифонный подвод с другими варианта- ми подвода металла�� Таблица 2 Замеры скорости движения потока металла Номер датчика Скорость потока, см/с при продолжительности заливки, с 120 90 60 30 С 6 0,1/0,2 0,3/0,5 0,5/1,3 1,2/1,8 С 11 0,1/0,3 0,3/0,4 0,3/0,4 0,2/0,6 С 13 0,1/0,2 0,2/0,5 0,1/0,5 0,3/0,4 Числитель – min скорость; знаменатель – max скорость. 12 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’201312 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 Дудченко А. В., Тарасевич М. І., Примак І. М., Щеглов В. М. Особливості сифонного способу заповнення форми при отриманні великої сталевої виливки в умовах швидкісної заливки Наведено результати досліджень, які розкривають характер швидкісних режимів заливки при одержанні крупних сталевих виливків з використанням сифонного способу заповнення форми. Встановлено оптимальні умови стосов- но даного типу заливки. Анотація сифонна заливка, лиття, виливки, математичне моделювання, гідродинамікаКлючові слова the siphon method, large steel casting, founding, castings, mathematical modeling, hydrodynamicsKeywords Dudchenko A. V., Tarasevich N. I., Prymak I. N., Shcheglov V. M. Features of the siphon method of filling in the formwhen receiving a large steel castingsin pouring speed The results of investigations that explore the character of speed rates of large castings pouring in a storied gating system with the siphon method are given. There are defined the optimal by pouring speed limits of feasibility of the gating system with the siphon method. Summary Поступила 10��07��13 ЛИТЕРАТУРА 1�� Дудченко А. В., Тарасевич Н. И., Примак И. Н. Особенности заполнения формы крупной стальной отливки с использованием этажной литниковой системы с прямым стояком�� – Металл и литье Украины�� – 2013�� – № 3�� – С�� 16-20�� 2�� Дудченко А. В., Тарасевич Н. И., Примак И. Н. Особенности заполнения формы крупной стальной отливки с использованием этажной литниковой системы с обратным стояком�� – Металл и литье Украины�� – 2013�� – № 4�� – С�� 12-16�� Редакция журнала «Металл и литье Укаины» может подготовить заказной номер издания Ориентировочная стоимость заказного номера – 6750 грн�� (объем до 5 уч��-изд�� л��) Ориентировочная стоимость заказного спаренного номера – 13000 грн�� (объем до 10 уч��-изд�� л��)

Особенности сифонного способа заполнения формы при получении крупной стальной отливки в условиях скоростной заливки

Репозитарії

Схожі ресурси