ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние внешних воздействий на гидродинамические процессы литья из "Специальные способы литья " Поэтому при организации рационального подвода металла к форме важно знать условия распространения струй и потоков в ограниченных пространствах формы и литниковых систем с точки зрения их теплового воздействия на обтекаемые поверхности и распределения давлений внутри расплава. Особенно это относится к отливкам большой и средней массы. [c.12] Знание условий возникновения турбулентности важно также при разработке новых способов литья. [c.12] При литье заготовок с большими габаритными размерами обычно применяют сифонный подвод металла через каналы, расположенные в нижней части формы (рис. 1). Такая схема литья приводит к развитию затопленных струй и появлению в соседних от них объемах крупномасштабных вихрей, вращающихся с большой скоростью. Внутри вихря при этом возникают объемы металла с разрежением, в которые перемещаются неметаллические включения и газы (рис. 2). Поэтому в местах образования вихрей уже в затвердевшей отливке обычно наблюдают усадочную рыхлость и повышенную загрязненность металла неметаллическими включениями. Для устранения этих дефектов литниковую систему нужно проектировать с учетом возможности предотвращения крупномасштабных вихрей. [c.12] Вихревые потоки всегда возникают при резком изменении сечения каналов и отрыве пограничного слоя (рис. 3). [c.13] Касательную скорость вращения вихря обычно принимают равной скорости истечения металла из подводящего канала на границе затопленной струи. [c.13] При неизменной скорости вращения вихря увеличение внешнего давления на жидкий металл способствует повышению в нем отрицательного давления. Крупные вихри более устойчивы, чем мелкие. [c.13] Вихревое движение металла в полости формы приводит к необходимости при проектировании литниковых систем учитывать все факторы, которые бы снижали развитие турбулентности и исключали возможность появления в полости формы крупномасштабных вихрей. [c.13] Для технологических устройств, в которых перемешиваются жидкости, по этому уравнению определяют относительное количество расплава, приводимого в движение затопленной струей. [c.14] При получении большинства отливок затопленная струя распространяется в пространстве, ограниченном стенками формы (рис. 6). В этом случае после соприкосновения расширяющейся струи с поверхностью формы с внешней стороны струи возникают замкнутые циркуляционные потоки металла. [c.14] Кавитация появляется в том случае, когда число кавитации 1. [c.16] Учитывая, что кавитационные каверны образуются преимущественно в гидродинамическом пограничном слое при обтекании твердых поверхностей, значение Го, по данным А. Д. Перника, приближенно можно принять равным толщине этого слоя. [c.16] При исследовании механизма ультразвуковой обработки металлов и сплавов Л. И. Леви и Л. Б. Маслан установили, что развитию кавитации способствует наличие в расплаве кавитационных зародышей в виде пузырьков газа, неметаллических включений и др. Установлено, что полости размером до 10 мкм в поле ультразвука увеличиваются в 10—12 раз и затем захлопываются, вызывая ударную волну. При увеличении размеров пузырька до 50 мкм явления захлопывания не происходит, и они всплывают по закону Стокса. Поэтому при оптимальных параметрах вибрационного или ультразвукового воздействия оптимальными являются полости размером до 50 мкм. [c.16] При течении расплава вдоль поверхности ламинарный гидродинамический слой на расстоянии /= Rev от места развития потока переходит в турбулентный. [c.17] Положительное статическое давление в пограничном слое вызывает торможение движения пристеночных слоев жидкости, их остановку и дальнейшее перемещение этого потока в обратном направлении. Поэтому в местах перехода в отливке от тонкого сечения к толстому происходит отрыв пограничного слоя, возникновение слабых обратных циркуляционных потоков и резкое снижение теплоотвода к стенке формы. Обычно в этих местах развиваются дефекты усадочного происхождения. [c.18] Влияние внешних воздействий на пограничный слой. Давление оказывает влияние на распределение скоростей в поперечном сечении потоков жидкости. Так, наложение внешних давлений в направлении потока способствует более раннему срыву пограничного слоя, а разрежение — задержке этого процесса (рис. 12). [c.18] В пограничном слое покоящейся жидкости (рис. 13), контактирующем с телом, которое совершает гармонические колебания с малой амплитудой в горизонтальном направлении под действием сил трения, возникают вторичные течения, приводящие в движение всю жидкость. Это движение направлено с каждой стороны колеблющегося тела от пучностей к узлам колебательной системы. [c.18] Из всех способов управления пограничным слоем наибольшее практическое значение имеют отсасывание и сдувание. При отсасывании пограничного слоя через пористую стенку (рис. 15) в пристеночном слое снижается статическое давление и предупреждается отрыв этого слоя, более длительное время сохраняется ламинарный пограничный слой и уменьшается сопротивление гидравлической системы. [c.19] Распределение вихревых потоков в пограничных слоях зависит от метода подвода металла к форме. Процесс вихреобразования обычно начинается в период заполнения формы металлом и продолжается после ее заполнения (рис. 16, а). Места расположения их определяются геометрическими параметрами отливки и местом ввода расплава (рис. 16, б я в). [c.20] Развитие замкнутых вихрей при литье деталей, имеющих криволинейную поверхность, происходит на внутренней и внешней поверхностях потока (рис. 17). Места нарушения сплошности при переходе потока из двух каналов в один показаны на рис. 17, бив. [c.20] Большое значение при проектировании гидравлических систем имеет определение мест отрыва пограничных слоев. При течении расплавов в суживающихся каналах скорость потока непрерывно увеличивается и отрыва пограничного слоя не происходит (рис. 18, а). Наоборот, при применении расширяющихся каналов скорость непрерывно убывает и на определенном расстоянии от места входа потока происходит отрыв пограничного слоя (рис. 18, б). Отрыв (по данным Г. Шлихтинга) наступает при Хотр 1,21а (а — расстояние от места входа потока) независимо от угла раствора канала. [c.20] Вернуться к основной статье