Wydział Odlewnictwa AGH	Imię i nazwisko: Tomasz Januś	Rok: III (2011/2012) semestr zimowy
			Grupa: 1 B
Data wykonania ćwiczenia: 25.10.2011 rok	TECHNOLOGIA FORMY - laboratorium
	TEMAT: Współczynnik sprawności układu wlewowego.
Ocena:	Uwagi:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z pojęciem „współczynnik sprawności układu wlewowego”. Zbadanie jak zmieniają się ten współczynnik, przy zmianie  wlewów doprowadzających (zmiana wymiarów oraz ewentualne zakładanie filtrów) i zbiorników wlewowych.

1. Wstęp teoretyczny

Układ wlewowy – zespół kanałów w formie odlewniczej umożliwiających spokojne, równomierne i ciągłe doprowadzenie ciekłego metalu do wnęki formy z wymaganą prędkością, zatrzymanie płynących z metalem zanieczyszczeń oraz uzyskanie odpowiedniego rozkładu temperatury w odlewie i w formie dla stworzenia warunków do prawidłowego krzepnięcia i stygnięcia odlewu.

Zadania poszczególnych elementów układu wlewowego są następujące:

• zbiornik wlewowy (czaszowy); jego zadaniem jest spokojne wprowadzenie metalu do układu wlewowego formy odlewniczej oraz zatrzymanie części żużla i zanieczyszczeń,

• wlew główny – wprowadzenie metalu w głąb formy;

• belka odżużlająca (wlew rozprowadzający) – rozprowadzenie metalu w głębi formy i zatrzymanie zanieczyszczeń i żużla,

• wlew doprowadzający – wprowadzenie metalu bezpośrednio do wnęki formy,

• przelew – sygnalizuje koniec zalewania formy odlewniczej, odprowadza gazy z wnęki formy, wyprowadza z wnęki formy zimną czołówkę metalu z zanieczyszczeniami, zmniejsza siłę uderzenia metalu w górną część wnęki formy.

Współczynnik sprawności układu wlewowego μ – wielkość, która charakteryzuje wszystkie opory powodujące straty energii w strumieniu przepływającego metalu przez kanały układu wlewowego, wnękę formy – nadlewy i przelewy.

Pomiar współczynnika sprawności układu wlewowego wykonać można w dwojaki sposób:

• w warunkach rzeczywistych mierząc odpowiednie wielkości w formie zalewanej ciekłym stopem,

• w czasie badań modelowych – przepływu cieczy modelowanej w modelu układu wlewowego i formy.

Wzór do obliczenia współczynnika sprawności układu wlewowego μ:

$$\mu = \frac{1000 \cdot Q}{\rho \cdot \tau \cdot F_{d} \cdot \sqrt{2g \cdot (H_{0} - \frac{p^{2}}{2C})}}$$

Q - masa odlewu, kg

ρ – gęstość zalewanego stopu, g/cm³

τ – czas zalewania, s

Fd – przekrój wlewu doprowadzającego, cm²

g – przyśpieszenie ziemskie, cm/s²

H0 – początkowe ciśnienie metalostatyczne, cm

p – wysokość środka przekroju wlewu doprowadzającego do najwyższego punktu wnęki formy, cm

C – całkowita wysokość wnęki formy w położeniu do zalewania, cm

1. Przebieg ćwiczenia

Na zajęciach laboratoryjnych mierzyliśmy czas zalewania modelowego układu wlewowego. Naszą cieczą modelowaną była woda. Mieliśmy dwie różne wielkości wlewów oraz dwa różne zbiorniki. Oprócz tego na wlewy nakładane były filtry (siatkowy i piankowy). Wykorzystując pomiar czasów oraz wielkości wlewów mieliśmy wyznaczyć współczynniki układu wlewowego.

Wymiary wnęki formy (komory):

długość a = 6 cm

szerokość b = 5,3 cm

wysokość c = 42,4 cm

P = 28

Wymiary wlewów głównych:

duży: h = 30 cm

mały: h = 20 cm

średnica: 2,16 cm

duży ze zbiornikiem dużym: H0 = 46 cm

duży ze zbiornikiem małym H0 = 37 cm

Wymiary wlewów doprowadzających (1):

Fd = 4,8 cm

duży: wysokość 1,6 cm, szerokość 1,5 cm

mały: wysokość 0,8 cm szerokość 1,5 cm

Wlew główny	zbiornik	filtr	Czas zapełniania komór [s]
			t1
duży	duży	-	-
duży	duży	siatkowy	-
duży	duży	piankowy	-
duży	mały	piankowy	-
duży	mały	siatkowy	-
duży	mały	-	-
mały	duży	-	-
mały	duży	siatkowy	-
mały	mały	siatkowy	-
mały	mały	-	-

Wymiary wlewów doprowadzających (2):

Fd = 2,4 cm, szerokość 2,5 cm, długość 30 cm, wysokość 1,5 cm

Wlew główny	zbiornik	filtr	Czas zapełniania komór [s]
			t1
duży	duży	-	9,32
duży	duży	piankowy	13,23
duży	mały	-	23,84
mały	duży	-	11,08
mały	mały	-	20,38

5. komór pełnych)

1. Obliczenia i wykresy

Rodzaj wlewu i zbiornika	H0 [cm]	Hśr [cm]
Duży / duży	46	36,75
Duży piankowy/ duży	46	36,75
Mały siatkowy/ mały	37	27,75
Duży siatkowy/ duży	46	36,75

• Masa odlewu Q = 1,753 kg

Przykładowe obliczenia dla: wlew mały, zbiornik duży, z filtrem siatkowym, komora 4.

$$\mu = \frac{1000 \cdot 1,753}{1 \cdot 21,3 \cdot 4,8 \cdot \sqrt{2 \cdot 9,81} \cdot \sqrt{27,75472}} = 0,0411891$$

1. Wnioski

Na ćwiczeniach laboratoryjnych przeprowadziliśmy doświadczenia związane z wpływem wlewu doprowadzającego na parametr zwany współczynnikiem sprawności zalewania. Ciekły metal zastąpiła nam woda, do celów badawczych. Z otrzymanych wyników i sporządzonych na ich podstawie wykresów możemy zaobserwować, że współczynik sprawności zalewania formy wyposażonej w filtr siatkowy jest nieco niższy niż formy wyposażonej w filtr piankowy, jednak spokojnie można przyjąć, że filtry te pod względem współczynnika są podobne.

Na podstawie drugiego wykresu możemy zaobserwować, że przy wlewie głównym dużym a zbiorniku małym współczynnik jest mniejszy niż przy wlewie głównym małym a zbiorniku dużym, wywnioskować można, że duży wpływ na ten czynnik ma wysokość z jakiej zostają wypełnione formy.

Z trzeciego wykresu możemy zauważyć wyrażną różnicę pomiędzy małym a dużym wlewem doprowadzającym, ponieważ zbiorniki są takie same, wnioski wysuwają się takie same jak wyżej.

Czwarty wykres przedstawia nam to, że mimo małego wlewu i zbiornika współczynnik sprawnosci zalewania jest wyższy niż podczas zalewania z użyciem filtra. Jednak to nie znaczy że jest to lepsze rozwiązanie, ponieważ podczas takiego zalewania występuje ogromne zagazowanie odlewu co prowadzi do powstawania wad.

Ostatni wykres przedstawia dwa wlewy główne duże, jednak z różnymi zbiornikami. Dla dużego zbiornika i dużego wlewu widać znaczną różnicę współczynnika sprawności. Dla tego rozwiązania jest on wyższy niż dla małego zbiornika i dużego wlewu.

Ponadto podczas ćwiczeń zaobserwowaliśmy zalety i wady zbiorników.

Zalętą dużego zbiornika jest: -zapas metalu;- zachowanie ciągłości strugi cieczy. Zbiorniki z filtrami odbierają część energii kinetycznej układu. Małe zbiorniki powodują wysoką gazotwórczość oraz trudność z wypełnieniem wnęki formy.