Facebook

Twitter

9:00 – 18:00

Время работы ПН-ПТ

+7(495)780-05-14

Мы всегда Вам рады!

Поиск
Меню
 
Специальные способы литья – динамике всплытия неметаллических включений в расплаве при центробежном литье

Специальные способы литья – динамике всплытия неметаллических включений в расплаве при центробежном литье

Несостоятельность существующих теоретических положений.

В соответствии с гидродинамикой, всякому движению тела в жидкости противодействует сопротивление жидкости. Всплытие тела – частный случай его движения под действием выталкивающей силы FB, которой противодействует сопротивление жидкости Fc.
Определение Fc – сложная задача в гидродинамике. Как правило, ее определяют экспериментально. Но авторы монографии, упростив решение, использовали известные формулы для расчета всплытия НМВ с наибольшим 0 0,1 мм в обычных условиях, применив формулу Стокса, которая позволяет определить силу сопротивления жидкости на медленно движущееся в ней шаровидное тело.

где R – радиус тела; u – скорость всплытия тела; r – динамический коэффициент вязкости жидкости.
Подставив в уравнение движения (1) значения Fis и Fc, найденные по формулам (2) и (3), соответственно, и решив его относительно u, получили формулу:

Но формула Стокса справедлива лишь при Re << 1 (Re = uRp/r) [3]. Приведенные выше расчеты по формуле (4) скорости всплытия силикатных включений 0 0,1 мм показывают, что при таких скоростях Re = 11,25. Отсюда вывод: применение формулы (4) в условиях ЦЛ возможно лишь при расчете для НМВ < 0 0,01 мм и неприменимо для включений 0 0,1 мм. Однако такие мелкие НМВ всплывают не только по законам гидродинамики, но зависят и от их поверхностных свойств, поскольку составляют с расплавом коллоидную (микрогетерогенную) систему, в которой процесс седиментации (осаждения) протекает под воздействием межфазного натяжения на границе расплав – НМВ. Таким образом, формула (4) несостоятельна для условий ЦЛ.
Для расчета всплытия НМВ размером > 0,1 мм авторы монографии предлагают использовать формулу, которая основана на известной в гидродинамике формуле определения Fc при турбулентном обтекании жидкостью шарообразного тела, которая отличается от известной формулы Ньютона-Риттингера [4], определяющей скорость всплытия включений сферической формы в обычных условиях лишь входящим в нее гравитационным коэффициентом К. На этой основе авторы сделали вывод об увеличении этой скорости в условиях ЦЛ в л/К раз. Так, рассчитанная по формуле Ньютона-Риттингера, в условиях обычного литья, эта скорость достигает 0,025 м/с, а по вновь предложенной формуле, в условиях ЦЛ, при К = 100, она равна 0,25 м/с. Но достигает ли силикатное включение таких больших скоростей? Практика ЦЛ говорит, что нет. Почему?

Предложенная формула лишь позволяет определить максимально возможную скорость при турбулентном обтекании НМВ жидким металлом, которую НВМ может и не достигнуть.