ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Перемешивание расплавов из "Специальные способы литья " Для получения качественной мелкокристаллической отливки важно оптимизировать параметры вибрации, так как при чрезмерной интенсивности обработки происходит интенсивная турбу-лизация расплава и возможен захват расплавом и окружающего воздуха. В этом случае может быть получена отливка с повышенной пористостью. [c.41] Методы перемешивания расплава. [c.41] При затвердевании расплавов, имеющих интервал кристаллизации, образуется зона двухфазного состояния, в пределах которой возникают зародыши твердой фазы, окруженные расплавом металла. Эта зона примыкает к границе затвердевшей части расплава и существенно влияет на интенсивность теплопередачи от внутреннего объема перегретого металла к фронту его кристаллизации. Присутствующие в расплаве частицы твердой фазы окружены тонким слоем ликватов и различных несовершенств жидкого состояния, которые обычно наблюдаются в объемах концентрационного переохлаждения на границе затвердевания. Однако все твердые зародыши кристаллизации в обычных условиях затвердевания не попадают во внутренние объемы затвердевающего слитка, а сосредоточены в зонах двухфазного состояния. [c.41] Поэтому при внешнем воздействии на металл необходимо разрушить зону двухфазного состояния. Имеющиеся в зоне зародыши центров кристаллизации должны равномерно распределяться во внутреннем объеме затвердевающего сплава и обеспечить условия для объемной кристаллизации отливок. Решению этой задачи способствует также создание с помощью вихревого движения жидкого металла такого силового воздействия на ветви растущих дендритов, которое бы обламывало и уносило их также во внутренний объем затвердевающего расплава. [c.41] Перемешивание затвердевающего сплава в изложнице вызывает усиление зональной ликвации. [c.42] Недостатком электромагнитного способа перемешивания является низкий коэффициент использования энергии (около 4%), громоздкость устройств и большие удельные затраты энергии (до 10—20 кВт на тонну сплава). [c.42] Газоимпульсное перемешивание расплава — наиболее эффективный способ перемешивания. Сущность этого способа заключается в периодическом вакуумном всасываний металла и последующем выталкивании его через огнеупорный металлопровод в полость отливки или ковш. [c.42] В начальный момент открывается вакуумный клапан и металл начинает засасываться внутрь трубы (рис. 37, а). Когда уровень металла в трубе достигнет определенной высоты, вакуумный клапан перекрывается (рис. 37, б) и открывается клапан для подачи давления (рис. 37, в). После выталкивания столба металла с большой скоростью (рис. 37, г) внутри обрабатываемого объема металла происходит мощное развитие крупномасштабных вихрей, интенсивно перемешивающих расплав. Затем все указанные операции периодически повторяются (рис. 37, д). [c.42] Расчет гидродинамических параметров затопленной газоимпульсной струи. Из механики турбулентных потоков известно, что при выходе импульсной струи жидкости в окружающую неподвижную среду той же плотности в переднем перемещающемся поперечном сечении струи образуется вихревой тор, который затем на боковых границах струи переходит в кольцевые вихри. Практически на стационарное течение затопленной струи накладывается бегущее потенциальное поле крупных вихрей. Обычно эти вихри перемещаются на края зон смещения затопленных струй (рис. 38). [c.42] Движение жидкого металла в обычных условиях литья никогда не происходит с указанной скоростью, так как скорость струи, выходящей из стакана, обычно не превышает 1—2 м/с. [c.43] Приведенные расчеты приблизительны, так как не учитывают обмена количествами движения с вовлекаемыми в вихревую область окружающими объемами расплава и действие сил вязкости. [c.43] Интенсивность перемешивания металла и силовое воздействие на окружающую среду кольцевых вихрей определяется структурой вихревого кольца, скоростью его вращения и устойчивостью. Оно состоит из вихревого ядра, в котором сконцентрирована завихренность, объема жидкости, захватываемой внутрь кольца, и оставляемого при движении кольца турбулентного следа (рис. 39). [c.43] При больших значениях угловой скорости по оси вихря образуется концентрированная область, не заполненная жидкостью. Образующиеся в этом случае пузырьки захлопываются, что приводит к возникновению ударных волн, направленных к границе затвердевания стали. [c.44] Таким образом, два основных параметра затвердевания — коэффициент а теплопередачи на границе затвердевания и разность температур АГ в новом процессе — имеют бесспорные преимущества перед обычными способами затвердевания. [c.45] Из приведенного уравнения следует, что главную роль в теплопередаче играет скорость V движения потока вдоль границы затвердевания. [c.45] КИЯ 3—4 мин общее время обработки 10—15 мин. [c.46] Разработано оборудование и технология внепечной обработки расплав ленного металла с применением резонансных пульсационных колонн, позволяющих интенсифицировать процесс перемешивания металла с рафинирующими реагентами. [c.46] Вернуться к основной статье