» » Формы и размеры струй металла
04.02.2017

Литье в вертикальные изложницы производится, как правило, через воронки, формованные из огнеупорных смесей или металлические, обычно чугунные. Формованные воронки применяются для сравнительно тугоплавких сплавов, металлические — для легкоплавких.
Форму и размеры струй в этом случае обусловливают отверстия воронок, которые бывают или круглые, или щелевидные. В целях уменьшения разбрызгивания металла при литье отверстия делают с небольшим уклоном стенки таким образом, чтобы площадь поперечного сечения вверху отверстия была на 3—5% больше, чем внизу. В производстве нередко пользуются воронками, у которых отверстия имеют обратный уклон. Это получается в тех случаях, когда воронка применяется на несколько отливок. Если сплав при отливке имеет недостаточно высокую температуру, то в отверстиях воронки могут образовываться настыли. Для того чтобы подготовить воронку к отливке следующего слитка, отверстия прочищают каким-нибудь острием; при этом настыли металла удаляют, выбивая их снаружи внутрь полости воронки. Так как острие, которым при этом пользуются, имеет уклон, обратный уклону отверстия воронки, то отверстие легко может принять при прочистке форму, соответствующую форме острия, т. е. расширяющуюся вниз. Применения таких воронок нельзя допускать, так как они способствуют разбрызгиванию металла при литье.
Уклон отверстия воронки должен быть таким, чтобы площадь сечения струи при входе в отверстие была несколько больше площади ее сечения при выходе из отверстия воронки. Такая форма отверстия воронки обеспечивает наименьшую возможность образования брызг при литье.
Что касается размеров отверстий, то в большинстве случаев практики, в особенности, когда сплав не дает прочных пленок окислов, более рационально применение нескольких отверстий малого сечения вместо одного отверстия большого сечения. В тех же случаях, когда сплав легко образует прочные пленки окислов, часто приходится применять воронки с малым числом отверстий большего сечения.
Когда металл не дает прочных пленок окислов, применение большого числа мелких отверстий в воронке (рис. 140, а) дает лучшие результаты, чем применение одного отверстия соответствующего сечения. На первый взгляд может показаться, что при употреблении воронки с одним отверстием большого сечения (рис. 140, б) металл будет меньше взаимодействовать с атмосферой вследствие меньшего отношения поверхности струи к ее объему. На самом же деле в этом случае металл проходит через отверстие с большой скоростью, что вызывает переход от струйчатого ламинарного потока к турбулентному, когда вихревое движение вызывает раздробление струи па отдельные брызги. Завихрение струй металла способствует тому, что брызги не имеют постоянного вертикального направления, а разбрасываются в стороны, поэтому отношение поверхности струи к объему даже увеличивается. При этом брызги, падающие на стенки изложницы, смывают смазку и обусловливают дефекты слитка в виде включений твердых частиц кокса смазки, а иногда и в виде свищей. При литье через воронку с большим числом малых отверстий скорость движения металла в каждой струе уменьшается, поэтому металл движется более спокойно, без образования брызг.
Формы и размеры струй металла

При попадании в воронку твердых кусков, например древесного угля, последний может через отверстие большого сечения увлекаться в изложницy, в случае же малых отверстий он будет задерживаться в воронке. Если уголь застрянет в отверстии первой воронки, то он в большой степени изменит скорость литья, если же уголь даже совсем закупорит одно из отверстий воронки второго типа, то скорость литья изменится не сильно, и слиток получится удовлетворительным.
Вторым преимуществом воронок с большим числом малых отверстий является то, что литье металла тонкими струями способствует лучшему удалению газов из металла вследствие увеличения отношения поверхности струй к их объему.
Приведенные преимущества заставляют во многих случаях предпочитать воронки с большим числом малых отверстий. В производственных условиях распространены воронки с диаметром отверстий от 5 до 15 мм; иногда применяются и более крупные отверстия, но они менее желательны. Отверстия меньше 5 мм диаметром не применяются, так как металл, обладающий большим поверхностным натяжением, через такие отверстия проходит с трудом.
Форма струи, как правило, применяется цилиндрическая. Иногда применяются отверстия воронок в виде щели (см. рис. 140, в), но каких-либо преимуществ они не представляют, так как при щелевом отверстии разбрызгивание металла увеличивается.
Основные назначения литейных воронок следующие;
1) удерживать от попадания в изложницу посторонние тела, которые плавают на поверхности металла, а именно уголь, нерастворимые окислы, кусочки футеровки и т. п.;
б) обеспечить поступление металла в изложницу с определенной скоростью;
3) направлять струи металла в центральную часть изложницы во избежание попадания металла на ее стенки.
Для того чтобы воронка выполняла свое назначение, необходимо во время литья Ce держать наполненной до некоторого, более или менее постоянного уровня. Только при этом условии в ней будут удерживаться посторонние тела и шлак, а также будет сохраняться постоянная скорость литья.
Иногда воронки применяются только для направления струи металла. При этом отверстие воронки делается большим толщины струи металла при литье. Воронка остается незаполненной и функций сохранения постоянной скорости литья, задержания шлака и твердых включений в этом случае не выполняет. Применяются такие воронки в тех случаях, когда стараются избежать охлаждения металла при литье, что иногда требуется при отливке слитков из тугоплавких, например медноникелевых, сплавов.