Interacțiunea formă-aliaj

1. Consideraţii privind procesele fizico-chimice care au loc la contactul aliajului lichid cu forma de turnare

Contactul aliajului lichid cu forma de Irunare este însoţit de o serie de fenomene termice, mecanice şi chimice. Aceste fenomene au o mare influenţă atât asupra calităţii pieselor turnate (suuctuiă, proprietăţi mecanice, dimensiuni, calita¬tea suprafeţelor interioare şi exterioare etc), asupra formei de turnare (încălzirea pereţilor, deformarea acestora, schimbarea proprietăţilor fizico-mecanice al formei etc), cât şi asupra volumului de muncă de curăţire a pieselor turnate şi ck§« remedierea defectelor acestora.

Acţiunile mecanice ale aliajului lichid pot fi privite la scară macro prin apă-' sarea pereţilor cu forţe care depind de valoarea presiunii metalostatice şi dJf suprafaţa pe care aceste forte acţionează prin erodarea pereţilor în timpul curgerii aliajului lichid prin reţeaua de turnare şi cavi atâtea piesei câl şi la scară micro prin pătrunderea aliajului lichid (sub acţiunea aceleeaşi presiuni metaloslatice),în pori capilari ai formei.

Acţiunile termice duc la încălzirea formei (şi respectiv răcirea piesei),, încălziri şi respectiv răciri care depind de proprietăţile lermofizice, ale celor două coipuri în contact. Răcirea aliajului duce la solidiiîcarea şi răcirea piesei. încălzirea formei este însoţită de topiri ale grăunţilor de nisip, de arderea lianţilor, de dilatări ale unor materiale, de evaporarea umidităţii etc.

Acţiunile chimice sau mai exact iteimochimice au loc între oxizii aliajului şţ oxizii formei care au în majoritatea cazurilor caracter chimic opus. Reacţiile se desfăşoară cu atât mai intens cu cât temperatura celor doi oxizi în contact este mai mare. In urma reacţiilor chimice dintre aceşti oxizi, se formează pe pereţii piesei aderenţe greu de îndepărtat.

2. Acţiuni mecanice ale aliajului lichid asupra formei de turnare

La turnarea aliajului în formă, jetul de aliaj exercita asupra acesteia o folii care poate fi calculată cu ajutorul teoriei impulsului care pentru un punct de maa m se scrie:

m dv = Fdt ,

Unde F este forţa de lovire care acţioneayă ân timplu dt, provocând o variaţie a vitezei cu dv sau a impulsului cu mdv.

În locul unui punct cu masa m se poate considera o porţiune de lichid cu masa dm şi atunci se poate scrie:

Sau

în care:

este cantitatea de lichid care atinge suprafaţa formei în unitatea de timp,adică debitul jetului de aliaj lichid:

În acest caz, ecuaţia impulsului devine:

Integrând se obţine:

Imediat după impact, viteza v2 a jetului se anulează şi se poate scrie:

(semnul minus arată că forţa are sensul contrar cu viteza).

Notând cu A secţiunea jetului de aliaj lichid atunci debitul este exprimat prin relaţia:

Şi expresia forţei F devine:

Sau

In care:

- este densitatea aliajului lichid in kg/m2;

g – acceleraţia gravitaţiei, in m/s2;

H – înalţimea de cădere a jetulu, în m;

A – secţiunea jetului, în m2.

Din relaţia lui F, se observă că foiţa de lovire (la acelaşi aliaj) este cu atât

mai mare cu cât înălţimea de cădere H este mai mare.

Pentru ca distrugerea fonnei sub acţiunea jetului de aliaje lichid să fie evitată, înălţimea de cădere H trebuie să fie cât mai mică.

O importanţă deosebită o au însă forţele exercitate de aliajul lichid asupra pereţiloi fonnei.

Dacă se consideră un element de suprafaţă dA (fig. 1) care fonnează unghiul a cu orizontala şi se ţine seama că presiunea exercitată de aliajul lichid este perpendiculară pe suprafaţă, foiţa care acţionează asupia elementului de suprafaţă dA este:

Componenta verticală a aces¬tei forţe este:

Dar este proiecţia pe orizontală a elementului de suprafaţă dA. În acest caz, produsul reprezintă elementul de volum limitat de suprafaţa dA şi nivelul lichidului în pâlnia de turnare:

În acest caz se scrie: