Doświadczalna weryfikacja symulacji procesu odlewania odśrodkowego w formach ceramicznych

W artykule przedstawiono wyniki prac związanych z ustaleniem rzeczywistego przepływu ciekłego metalu w formie podczas procesu odlewania odśrodkowego w indukcyjnym piecu próżniowym firmy SuperCast Linn HighTherm. W procesie odlewania odśrodkowego wykorzystywany jest wpływ siły odśrodkowej na przepływ ciekłego metalu w formie, a następnie powodowany nią wzrost ciśnienia ciekłego - krzepnącego metalu. Dla prędkości wirowania formy równej 250 rpm i odległości formy wynoszącej 0,2 m od osi obrotu wartość siły odśrodkowej działającej na ciekły metal jest 14 razy większa od siły grawitacji. Mimo tak dużej siły często obserwowano w odlewach wykonanych w indukcyjnych piecach odśrodkowych niedolewy, których przyczyny były niewyjaśnione. Działająca w tym przypadku siła grawitacji nie ma istotnego znaczenia na przepływ metalu w wirującej formie. Podczas wykonywania odlewów w piecu odśrodkowym na powierzchni tygla pozostaje pewna ilość metalu wskazująca, że podczas odlewania na ciekły metal muszą oddziaływać minimum dwie siły. Jedną z nich jest siła odśrodkowa wymuszająca przepływ metalu równolegle do promienia wodzącego wirującej formy. Zwrot drugiej siły jest skierowany prostopadle do kierunku promienia wodzącego, na co wskazuje pozostałość zakrzepniętego metalu w kanale wylewowym tygla. Wykorzystując specjalnie dobraną geometrię zestawu odlewniczego, przeprowadzono serię doświadczeń, umożliwiającą zaobserwowanie sposobu przepływu i wypełniania formy. Analiza uzyskanych wyników wskazuje, że podczas symulacji komputerowej prowadzonej w nieinercjalnych układach odniesienia uwzględnienie siły Coriolisa wyjaśnia przepływ metalu podczas odśrodkowego zalewania formy. Przeprowadzone obliczenia komputerowe potwierdziły zgodność z wynikami przeprowadzonych doświadczeń.

Pobierz artykuł 3.2 MB >>