Caracteristicile tehnologice de turnare
Cercetarea fluiditatii
Detalierea principalelor aspecte si aprofundarea notiunilor referitoare la una din cea mai importanta proprietati tehnologice ale topiturilor metalice destinate turnarii pieselor . Fluiditata determina in mod hotarator calitatea pieselor turnate si contribuie la evitarea unor defecte de turnare tipice de tipul partilor neumplute , cruste , aderente , reprize , rugozitati ridicate ale suprafetelor si influenteaza chiar procesul de solidificare si fenomenele de contractie la racire .
B. Date generale. Teoria si principiul metodei experimentale .
Fluiditatea topiturilor metalice turnate in forme este caracteristica prin capacitatea acestora de a curge si de a lua forma cavitatii respective . Curgerea se realizeaza in forma , prin canalele retelei de turnare . Are loc deci umplerea amprentei din forma si simultan redarea , copierea . dupa solidificare a tuturor detaliilor de forma si rugozitate din suprafetele active ale miezurilor ( formand interiorul piesei turnate ) si formelor ( realizand astfel exteriorul reperului respectiv , obtinut prin turnare ) .
Topitura metalica - cu temperatura egala cu Tturnare incalzeste forma de turnare - cu temperatura initiala egala cu mediul ambiant Tforma T sau egala cu temperatura de pre-- incalzire ( in cazul formelor metalice , numite uzual cochilii ) si pe masura racirii sale , fluiditatea se micsoreaza si vascozitatea ei creste . Fluiditatea nu trebuie privita insa numai ca proprietatea opusa vascozitatii , ci include o serie de elemente legate in principal de urmatoarele grupe de parametrii tehnologici :
a. - Caracteristicile aliajului turnat proprietati termofizice - temperatura de topire sau
solidificare , caldura masica specifica , conductibilitate termica ;
proprietati metalurgice - interval de solidificare ,
caldura latenta de solidificare , nivelul palierelor eutectice si eutectoide ;
proprietati fizice ale fazei metalice lichida ( topitura ) si solida ( piesa propriu - zisa ) - densitate , tensiune superficiala , reactivitate chimica , oxidabilitate , vascozitate .
b. - Proprietatile materialului formei si miezurilor caracteristicile termofizice - temp. de vitrifiere , rezistenta minima sub sarcina la incalzire si contactul direct cu topitura , caldura masica specifica , conductibilitatea termica ;
In aceasta categorie intra si coeficientii termofizici sintetici , cumulari ai proprietatilor singulare enumerate si anume :
a. - coeficientul global de acumulare a caldurii de catre forma , bf :
bf
unde lf este coeficientul de conductibilitate termica al materialului formei , in W/m.grd ;
cpf -- caldura masica specifica , in J/Kg.grd ;
df densitatea amestecului de formare indesat , in Kg/m3 .
Pentru topitura care se raceste , intra in discutie coeficientul de difuzibilitate termica a ; deci :
b - coeficientul de difuzibilitate termica a aliajului ( topiturii ) aa
aa
unde la este coeficientul de conductibilitate termica al aliajului ( topiturii ) , in W/m.grd ;
pa - caldura masica specifica , in J/Kg-grd
da - densitatea aliajului lichid turnat , Kg/m
-- roprietatile tehnologice ale formei de turnare ( gradul de indesare , continutul de umiditate , rugozitatea suprafetelor active ale formei si miezurilor , natura liantului marimea adaosurilor carbonice , organice si combustibile - generatoare de atmosfera reducatoare si " carbune lucios - negru de fum " depus pe granulele de cuart , temperatura initiala sau de preincalzire -in cazul formelor metalice , utilizarea vopselelor refractare de protectie a suprafetelor active , refractarizarea amestecului de formare respectiv ) ;
b. - parametrii procesului de turnare : deosebit de importanta este temperatura de turnare si de supraincalzire a topiturii , viteza de turnare ( debitul specific ) , presiunea metalestatica si inaltimea de turnare in raport cu forma .
Pentru canalele retelei de turnare intra in discutie coeficientii hidraulici locali de rezistenta , care duc la pierdere de energie ( viteza ) : rugozitatea peretelui format , schimbarea directiei de curgere , modificarea sectiunii transversale a canalului prin care se realizeaza curgerea , lungimea parcursului de curgere - umplere prin : sifon , direct sau cu alimentare laterala , e.t.c.
Cu alte cuvinte , despre notiunea de fluiditate a topiturilor metalice destinate turnarii se discuta numai in corelatia concreta cu forma de turnare si parametrii procesului de turnare , concomitent cu natura aliajului ( feros , neferos si marca acestuia )
La racirea topiturii , in forma de turnare , fliditatea cat si curgerea au de suferit , viteza de umplere scazand vizibil la marimea suspensiilor de faza solida in jetul de topitura .
In momentul opririi curgerii , ca rezultat al raciriitopiturii si cresterii - peste un continut critic , al fazei solide , fluiditatea dispare complet si se obtine asa numita FLUIDITATE NULA . Pentru o famile de aliaje , de tipul solutiilor ( lichide si solide , linia de fluiditate nula este un loc geometric cuprins intre linia lichidus -Tl si solidus -Ts
Alte categorii de materiale metalice utilizate pentru turnarea pieselor , pe langa solutiile solide ( fonte , oteluri , aliaje neferoase ) le constitue : metalele pure si aliajele de compozitie eutectica ( amestecuri mecanice , deci cazul a doua faze metalice nemiscibile in stare solida ) ( fig. 2) .
Din punct de vedere al mecanismului de solidificare se deosebesc :
a. - topituri metalice cu solidificarea cu zona bifazica ( front de inceput de modificare si front de sfarsit de solidificare ) si deci cu interval de solidificare ; este cazul solutiilor (cs) a caror solidificare , cu ponderea fazelor ( lichida si solida ) si variatia concentratiei fazelor prezentate in figura 3 ;
b. - topituri metalice cu solidificarea fara zona bifazica si fara interval de solidificare de tipul metalelor pure ( MP ) si aliajelor de compozitie eutectica (ACE ) ;
Indiferent de natura materialului metalic ( grupa a - cs si grupa b - MP si ACE ) , cantitatea de faza solida , produsa in unitatea de timp la racirea aliajuluio lichid turnat este dependenta atat de tipul aliajului , cat si de tipul formei in care s-a realizat turnarea , dupa o lege exponentiala :
Xcs
unde Xcs este grosimea de crusta solidificata in unitatea de timp , in cm ;
K - constanta de solidificare , in cm s
tr -- timpul de racire , in sec .
Caracterul dual al solidificarii , depinde atat de natura aliajului , cat si a formei , este evidentiat de valorile concrete stabilite pentru constanta de solidificare K (tabel 1)
Daca ne referim la tipul materialului metalic turnat ,
corelatia intre fluiditate si marimea intervalului de solidificare , pentru
cazul unei familii de aliaje de neferoase din sistemul AlSi - siluminuri , este
indicata calitativ in fig 4 .
