1. ВЕЛИЧИНА РАБОЧЕГО ДАВЛЕНИЯ
Величина рабочего давления газовой среды на зеркало сплава в тигле должна быть такой, чтобы:
1) преодолеть местные сопротивления на пути металла, в том числе и сопротивление вытесняемого из формы воздуха;
2) преодолеть внутреннее сопротивление в сплаве, возрастающее по мере понижения его температуры, а отсюда и повышения вязкости;
3) преодолеть сопротивление воздуха, расширяющегося при нагреве и захваченного между движущимся металлом и стенкой формы;
4) обеспечить избыточное давление в сплаве, необходимое для питания кристаллизующихся слоев во время объемной усадки;
5) обеспечить наибольшую, но в пределах ламинарного потока разность скоростей в центре металлического потока и на границе его с полостью формы, способствующую дегазации сплава и удалению из него неметаллических включений.
В начальной стадии работ по освоению литья под низким давлением величина рабочего давления определялась из следующего соотношения:
где Н — высота подъема сплава в см;
? — удельный вес сплава в ,
1,5 — коэффициент превышения, необходимый для преодоления указанных выше сопротивлений;
13,6 — удельный вес ртути в ,
При коэффициенте превышения, равном 1,5, наблюдался интенсивный выплеск сплава через лабиринт тормозящего фильтра и образование на внутренней поверхности отливки слоя механического пригара. Последующее снижение величины давления позволило опытным путем установить его оптимальную величину, при которой отливки, имея полное формообразование, были свободны от внешних и внутренних дефектов.
На фиг. 5 показана схема отливки из алюминиевого сплава высотой 440 мм со стенкой толщиной 2,5 мм. При первой отливке уровень сплава в тигле находился на расстоянии 450 мм от основания коллектора. Давление, необходимое для подъема сплава на полную высоту до основания тормозящего фильтра без учета коэффициента превышения, равно Р=(45+44+8)2,6:13,6=186 ММ рт. ст. При этом также наблюдался выплеск сплава из фильтра, правда, менее интенсивный.
Идя по пути снижения рабочего давления, были произведены отливки при настройке прибора на давление 160 мм рт. ст. Отливки при этом получались вполне качественными, а заполнение сплавом лабиринта тормозящего фильтра подтвердило наличие избыточного, сверх расчетного давления. После подъема давления в тигле до заданной величины, в данном примере до 160 мм рт. ст., срабатывал клапан автоматического управления подачей и перекрывал воздухоподводящую магистраль. Однако и после перекрывания магистрали давление в тигле продолжало повышаться за счет расширения воздуха, находящегося в нагретом герметичном объеме тигля. Величина давления при этом повышалась на 30 — 40 мм рт. ст., что отмечалось манометром, сообщающимся с полостью тигля. Повышение давления в результате расширения воздуха в тигле и некоторая инерция сплава, с большой скоростью заполняющего форму, внесли некоторую поправку в способ расчета величины рабочего давления, что и учитывалось в дальнейшем при настройке приборов автоматического управления.