Скорость вращения формы

Правильный выбор скорости вращения формы весьма важен при центробежном литье. Характер получающейся структуры, распределение шлаковых включений, газовой и усадочной пористости и т. п. центробежных отливок зависят от величины центробежной силы и, следовательно, от ско-рости вращения формы.

Существующие формулы для определения необходимого числа оборотов формы могут быть подразделены на две категории:
а) формулы, исходящие из уравнений гидростатики, определяющих
форму свободной поверхности жидкости, находящейся во вращающемся
сосуде;
б) формулы, основывающиеся на динамических усилиях, действующих
в металле, находящемся во вращающейся форме.

Обычно в практике работы по центробежному литью минимальным и достаточным числом оборотов считается то, которое обеспечивает правиль-ную свободную поверхность отливки. Эта скорость будет различной и зависит от расположения оси, количества осей, рода металла, допускаемой разностенности и наружного диаметра отливки.

Известные методы расчета скоростей вращения формы сводятся к трем основным формулам: расчету по заданной окружной скорости, расчету по гравитационному коэффициенту и расчету по давлению на форму.

Помимо указанных методов расчета, рядом исследователей предложены эмпирические и полуэмпирнческие формулы расчета скорости вращения формы. Наиболее близкие значения к принятым на практике дают следующие формулы.

Формула Кэммена:

формула Константинова: n=5520/√γr

Фиг 261. Кривые чисел оборотов для различных сплавов:
1 — алюминий и алюминиевые сплавы; 2 — серый чугун и бронза: 3 — сталь; 4 — подшипниковые сплавы со свинцом, подшипниковые сплавы с оловом.

где n — число оборотов изложницы в об/мин.; r — наружный радиус отливки в см; K₀ — коэффициент различный для разных сплавов; γ — объемный вес сплава.

Значения K₀ для случаев вращения вокруг горизонтальной и верти­кальной осей и разных видов отливок приведены в табл. 66 Сравнимые методы расчета скоростей вращения формы сведены в табл. 67.

Применяемые на практике числа оборотов для различных сплапов в зависимости от диаметра формы полых отливок даны на фиг. 261 (гори-зонтальная ось вращения).

Для отливки втулок, гильз, маслот и других изделий типа коротких тел вращения используются универсальные машины шпиндельного типа. Пример такой машины приведен на фиг. 262 Конструкция машины позволяет вести работу при разном положении оси вращения.
Для массового производства пригодна четырехпозиционная шпин-дельная машина (фиг. 263). В этой машине принято следующее распределе-ние технологических операций

Первая позиция — установка заливочной воронки; заливка металла во вращающуюся форму; вращение формы при постоянном числе оборотов в течение времени, необходимого для затвердевания отливки.
Вторая позиция — торможение формы; снятие крышки; выталкивание отливки.
Третья позиция — дополнительное охлаждение формы.
Четвертая позиция — очистка и окраска формы; надевание крышки.

Для центробежного литья чугунных труб применяются машины с охлаждаемыми изложницами без футеровки и с футерованными излож-ницами.
Машины первого типа (фиг. 264) обладают высокой производительно-стью. Однако они сложны и громоздки и требуют большого числа дорого-стоящих изложниц (низкая стойкость изложниц). После отливки трубы необходимо термически обрабатывать для снятия отбела.
На машинах второго типа (фиг. 265) трубы получаются без отбела с достаточно чистой поверхностью. Конструкция таких машин гораздо проще, но производительность их ниже На них можно отливать фланцевые трубы.Для футеровки форм применяются трамбовочные машины (фиг. 266), которые дают достаточно высокую производительность.
В заграничной практике изложницы футеруются разными способами. В последнее время применяют футеровки из песчано-смоляной смеси. Расход феноло-формальдегидной смолы составляет всего 2,5% от веса песка.

На фиг. 267 показана машина для отливки чугунных труб диаметром 100 мм и длиной 2 м. Металл заливают в подогретые формы, покрытые теплоизоляционной обмазкой. Формы к заливке подготовляют на специаль-ных стендах. Производительность машины 30—40 труб в час.
Отливка длинных сплошных заготовок из стали (вагонные оси. шпин-дели и т. п.) имеет свои особенности и производится на центробежных машинах особой конструкции (фиг 268). Такие машины снабжены устрой-ством подпрессовки затвердевающей отливки для компенсации усадки стали.

Для увеличения производительности конструируют многошпиндельные машины. На фиг. 269 показана шестишпиндельная машина для отливки бронзовых втулок размерами 76/54 X 180 и 76/54 X 150 мм.
Представляют интерес пневматические центробежные машины для литья втулок с наружным диаметром 25—150 мм. Формы приводятся во вращение воздушными турбинками (фиг. 270). На фиг. 271 дана схема всей установки. Скорость вращения форм может быть 2000—3000 об/мин. Подбор числа оборотов производится по графику, изображенному на фиг. 272.
Центробежный способ находит также применение для получения тяже-лых отливок типа червячных колес, гаек, грундбукс, облицовок, вкладышей с одним и двумя буртами. Для прокатного, кузнечно-прессового и другого

Фиг. 262. Универсальная шпиндельная машина: 1 — заливочная воронка; 2 — шток выталкивателя; 3 — изложница. 4 — центробежный затвор; 5 — отливка; 6 — упорный люнет.

3-я поршня
Фиг. 263. Четырехпозицнонная шпиндельная машина:
1 — тормозной механизм; 2 — педаль оттормаживапия; 3-педаль торможения; 4 — желоб передачи крышек со второй позиции на бак для охлаждающей воды.

Такие отливки диаметром до 1500 мм, высотой до 500 мм, весом до 3 т изготовляют преимущественно на центробежных машинах с вертикальной осью вращения. На центробежных машинах с горизонталь¬ной осью вращения изготовляют сравнительно тонкостенные отливки диаметром до 700 мм и весом до 1,2 т.

При этом возможно применение ком¬бинации кокильной и песчано-глинистой формы. Примером может служить от¬ливка венца (фиг. 273) из бронзы ОФ-10-1. Собранная форма для центробежной за¬ливки показана на фиг. 274.

В заграничной практике известна отливка крупных полых слитков центро-бежным способом. Такие слитки исполь-зуются для изготовления барабанов кот-лов высокого давления. В табл. 68 при-ведены технико-экономические данные этого способа получения заготовок. На фиг. 275 показан разрез слитка весом 45 т, отлитого двухслойных отливок. В этом отношении центробежный способ дает широкие возможности, так как сплавы центробежным способом.

Во многих случаях требуется изготовление двухслойных отливок. В этом отношении центробежный способ дает широкие возможности, так как сплавы можно приготовить одновременно в двух печах и залить в форму один за другим через небольшой промежуток времени.
Таким способом изготовляют прокатные валки из белого и серого чугунов; валки из нержавеющей стали и се¬рого чугуна; втулки из стали и чугуна; трубы из углеродистой и нержавеющей сталей и т. п.

В практике широко применяется заливка бронзой подшипниковых втулок. Пример заливки подшипниковых втулок на машине с вертикальной установкой втулки показан на фиг. 276 и с горизонтальной заливкой — на фиг 277.