Interacțiunea aliaj-lichid - formă de turnare

Actiuni dinamice ale jetului de aliaj lichid asuprea formei de turnare

Cand jetul de aliaj lichid in cadere libera loveste suprafata formeu, el exercita asupra acesteia o forta. Aceasta forta poate fi calculate cu ajutorul ecuatiei impulsului, care, pentru un punct de masa m este:

m•dv=P•dt in care

P= forta care actioneaza in timpul dt, producand o variatie a vitezei cu dv sau a impulsului cu m•dv

Daca in locul unui punct cu masa m se considera un element de volum cu masa dm , ecuatia impulsului devine:

dm•dv=dP•dt

si deci:

dP= •dv,

in care dm/dt este ,masa lichidului care atinge suprafata formei in unitatea de timp, adica debitul jetului de lichid in cadere:

De unde prin integrare, rezulta valoarea fortei P:

P=

Sau

P=

La impactul cu suprafata formei, viteza v2 a jetului se anuleaza si deci:

P=-

Semnul minus arata ca forta exercitata de suprafata formei asupra jetului de lichid are sens contrat vitezei. Forta exercitata de jetul de aliaj asuprea formei are aceeasi valoare, cu semnul plus

Energia de lovire, consumata in miscarea de agitare a lichidului se calculeaza pornind de la expresia energiei cinetice:

E=M

Debitul Q al jetului poate fi determinat tinand seama de sectiunea finala A a jetului si de viteza lui la impactul cu suprafata formei:

Q=A•v

Asadar, energia de lovire este proportionala cu sectiunea si cu cubul vitezei jetului de aliaj lichid

E=

La turnarea directa,jetul de aliaj lichid cade de la o inaltime care este functie de metoda de turnare,pe de o parte,si de inaltimea formei,pe de alta parte.

La impactul jetului de aliaj lichidcu suprafata de baza a cavitatii formei se formeaza stropi.Stropii sunt proiectati pe peretii cavitatii formei unde adera,se solidifica,se racesc si se oxideaza la suprafata.

In cazul otelului si a fontei,oxizii de la suprafata stropilor reactioneaza cu carbonul din aliajul lichid in urcare,rezultand incluziuni de gaze sub forma de sufluri,conform reactiei :

Fe+C=Fe+CO

Cand stropii au dimensiuni mari,ei nu sunt retopiti in masa de aliaj lichid in urcare si ca atare sunt inclusi in corpul peretelui piesei turnate,formand asa numitele puncte tari sau picaturi reci,care ingreuneaza prelucrarea mecanica.

In cazul cand suprafata formei supusa impactului jetului de aliaj lichid in cadere nu este sufficient de rezistenta,se pot desprinde parti din amestecul de formare,care sunt antrenate in masa aliajului lichid rezultand incluziuni nemetalice de nisip in peretele piesei.

Pentru evitarea neajunsurilor prezentate,pot fi luate o serie de masuri ca :

-limitarea inaltimii jetului de aliaj lichid la minimum posibil;

-divizarea jetului de aliaj lichid(turnarea prin mai multe retele de turnare-daca este posibil);

-turnarea cu retele de turnare etajate;

-turnarea in ploaie;

-turnarea pe perete inclinat.

La turnarea pe perete inclinat,oxidarile se reduc jetul de aliaj lichid fiind in contact cu aerul numai cu una din fetele sale.

Datorita inclinarii peretelui,componenta verticala V0 a vitezei se anuleaza,iar componenta V1 de-a lungul peretelui se diminueaza:

V1=V0 cos α

Frecarile de-a lungul peretelui reduc si mai mult viteza jetului de aliaj.

La contactul cu peretele de a baza sau cu metalul din forma, jetul de aliaj isi schimba directia, si valoarea vitezei.

Din formula data pentru forta de lovire, rezulta forta exercitatade jetul de aliaj lichid in cazul peretelui inclinat

P=

De asemenea, ;a turnarea pe un perete inclinat se reduce turbionarile la punctual d eintrare a jetului in aliajul deja turnat, deoarece scade forta de patrundere verticala, care are valoarea data de relatia: