Выше говорилось о роли давления как фактора, определяющего качество получаемых литых деталей. В свою очередь от величины рабочего давления зависят линейная скорость сплава и его расход. Увеличение расхода полезно во всех случаях; величина же линейной скорости имеет свой предел и не должна превышать 1,5 — 1,6 м/сек. При более высокой линейной скорости поток приобретает турбулентный характер, сопровождающийся завихрением его, размывами струи и инжекцией воздуха. Для выравнивания скорости подачи металла при литье в песчаные формы применяют заливку «на полный литник», и тогда необходимое количество металла, поступающего из литниковой чаши в полость формы, регулируется сечением литникового стояка. При литье в кокиль регулирование скорости потока достигается применением змеевидных литниковых каналов, вертикально-щелевых литниковых систем, а также наклоном кокиля в процессе заливки в него жидкого сплава. При литье под низким давлением, где скорости металлического потока значительно выше, чем при ковшовой заливке песчаных и металлических литейных форм, необходимо особенно следить за тем, чтобы линейная скорость не превышала верхнего предела.
Для практических целей вполне достаточно контролировать скорость в наименьшем сечении металлопровода, каким являются литниковая втулка и скорость в основании полости литейной формы. Приведем следующий пример: литниковая втулка имеет внутренний диаметр 30 мм с площадью поперечного сечения F=7 см? . Ориентировочный расчет линейной скорости сплава можно произвести по элементарной формуле
где V — объем сплава, проходящий через расчетное сечение, в см?;
F — наименьшее сечение металлопровода в см?;
Z — время прохождения сплава в сек.
Имея объем сплава V, равный 3630 см?, включая сюда объем отливки, объем литниковой системы и объем промывника, а также время прохождения сплава Z=4 сек., получим линейную скорость ?=3630/(7*4)=130 см/сек, или 1,3 м/сек. Как видно, эта скорость не превышает наибольшей скорости ламинарного потока. При разработке технологической методики получения отливок с большей металлоемкостью следует подобным образом определять скорость сплава и, в случае превышения ее, либо увеличить диаметр литниковой втулки, либо применить несколько металлопроводов. Увеличение диаметра литниковой втулки не всегда желательно, так как сплав в ней затвердевает в последнюю очередь, что может привести при удалении отливки из формы к обрыву литникового остатка с последующим трудоемким удалением его из втулки.
На примере отливки, показанной на фиг. 35, было установлено, что в случае заполнения формы в течение 2,5 сек. какие- либо дефекты на отливке отсутствовали. В то же время снижение скорости на 1 сек., т.е. доведение времени заливки до 3,5 сек. вызвало недолив формы и образование спаев на поверхности отливки. Определим линейную скорость сплава в том и другом случае. Вес отливки, включая сюда и вес промывника, равен 7,8 кг. Через сечение в основании формы, равное 17 см?, в течение 2,5 сек. проходит 7800: 2,6=3000 см? сплава. Линейная скорость сплава в сечении формы у ее основания равняется
Во втором случае при времени заполнения формы 3,5 сек., линейная скорость равна
Отсюда очевидно значение скорости сплава при заполнении им полости формы, а также и величины рабочего давления, от которого эта скорость зависит.
Практически продолжительность заполнения формы контролировалась замером времени между включениями индикаторных ламп на щите управления. Необходимо учесть, что с понижением уровня сплава в тигле давление в нем необходимо увеличивать, иначе установленный режим скоростей будет нарушен и отливки будут получаться с незаливами.
Практика показала, что в зависимости, от высоты отливаемой детали, ее металлоемкости и конструктивных особенностей величина давления, а отсюда и линейная скорость сплава, меняются в довольно значительных пределах, однако не превышающих по величине давления 0,7 кГ/см?, а по скорости 1,5 м/сек. Настройка и регулировка величины рабочего давления в первом варианте литейной установки осуществлялись переключением контактов ртутного манометра, что позволяло регулировать величину давления только с значительным приближением.
В более совершенной конструкции литейной машины величина рабочего давления регулируется автоматически.