Projeto do sistema de portas | Fundição | Ciência da Manufatura

O artigo a seguir irá guiá-lo sobre como projetar um sistema de portas usado na fundição de metal.

Projeto do sistema de portas:

O projeto de um sistema de passagem depende da composição do metal e do molde. Por exemplo, um projeto de passagem elaborado é necessário para evitar a escória (por exemplo, óxidos) em metais facilmente oxidados de baixo ponto de fusão, como o alumínio.

Para ferro fundido, no entanto, um caminho curto para o metal líquido é selecionado para evitar uma alta temperatura de vazamento. O projeto de abertura para um molde de cerâmica é bastante diferente daquele normalmente usado para um molde de areia permeável. Em termos gerais, os projetos de portas podem ser classificados em três categorias, a saber- (i) portas verticais, (ii) portas de fundo e (iii) portas horizontais.

Em portas verticais, o metal líquido é derramado verticalmente para preencher o molde com pressão atmosférica na base. Já na comporta inferior, o metal líquido é preenchido no molde de baixo para cima, evitando respingos e oxidação associados à comporta vertical. A Figura 2.6 mostra uma porta vertical simples e um projeto de porta inferior. No sistema de gating horizontal, porções horizontais adicionais são introduzidas para melhor distribuição do metal líquido com turbulência mínima.

Cálculos simples baseados em princípios de fluxo de fluido podem levar a uma estimativa do tempo necessário para preencher um molde. Vamos ilustrar isso para os dois projetos da Fig. 2.6. A equação de balanço de energia integrada com base no fluxo de massa por unidade, mais comumente conhecida como equação de Bernoulli, será usada. Por exemplo, na Fig. 2.6a, assume-se que a pressão nos pontos 1 e 3 é igual (ou seja, p ₁ =p ₃ ) e que o nível 1 é mantido constante. Assim, a velocidade na estação 1 (v ₁ ) é zero. Além disso, as perdas por atrito são desprezadas. Então, a equação do balanço de energia entre os pontos 1 e 3 dá -

A Equação (2.7) fornece a velocidade de um jato descarregando contra uma carga estática h, tornando a carga efetiva como (h _t –H). agora, no instante mostrado, deixe o nível de metal no molde se mover através de uma altura dh em um intervalo de tempo dt, A _m e A _g são as áreas da seção transversal do molde e da comporta, respectivamente. Então,

Efeito de aspiração:

Para um molde feito de um material permeável (por exemplo, areia), deve-se tomar cuidado para garantir que a pressão em qualquer lugar na corrente de metal líquido não caia abaixo da pressão atmosférica. Caso contrário, os gases provenientes do cozimento dos compostos orgânicos no molde entrarão na corrente de metal fundido, produzindo peças vazadas porosas. Isso é conhecido como efeito de aspiração.

Referindo-nos à Fig. 2.6a e aplicando a equação de Bernoulli entre os pontos 2 e 3, obtemos -

Outra situação em que o efeito de aspiração entra em cena está associada a uma mudança repentina na direção do fluxo. Conforme mostrado na Fig. 2.9a, a corrente de metal líquido se contrai em uma curva acentuada devido ao efeito de momentum. No portão vertical, isso não tem nada a ver com a aceleração da gravidade.

A região constrita mostrada na estação 2 na Fig. 2.9a é conhecida como vena contracta. Para evitar a criação de vácuo ao redor da estação 2, o molde é feito para encaixar a vena contracta, conforme feito na Fig. 2.9b. Em outras palavras, uma mudança brusca na direção do fluxo é evitada. Se o diâmetro do canal for d e o diâmetro na entrada for d ', então, normalmente, d' / d é mantido em um valor aproximadamente igual a 1,3. Isso significa r ≈ 0,15d.

Os itens comuns empregados em um projeto de comporta para evitar impurezas na fundição são tão segue (ver também Fig. 2.10):

(i) Bacia de derramamento:

Isso reduz a força de erosão do fluxo de metal líquido vindo diretamente do forno. Uma cabeça de vazamento constante também pode ser mantida usando uma bacia de vazamento.

(ii) Peneira:

Um filtro de cerâmica no jito remove a escória.

(iii) Splash Core:

Um núcleo respingo de cerâmica colocado no final do jito também reduz a força de erosão do jato de metal líquido.

(iv) Skim Bob:

É uma armadilha colocada em uma porta horizontal para evitar que impurezas mais pesadas e leves entrem no molde.

Efeitos de fricção e distribuição de velocidade:

A velocidade de um metal líquido no jito e na comporta é uniforme em toda a seção transversal. Na verdade, a velocidade de um fluido em contato com qualquer superfície sólida é zero e máxima no eixo do conduíte.

A distribuição da velocidade dentro do conduíte depende da forma do conduíte e da natureza do fluxo (ou seja, turbulento ou laminar). Além disso, em nossa discussão até agora, também não assumimos nenhuma perda por atrito.

Em fluidos reais, as perdas por atrito estão sempre presentes, especialmente quando há uma contração repentina ou um aumento das seções transversais de fluxo. Na discussão que se segue, devemos, à luz desses dois fatores, ou seja, distribuição de velocidade e atrito, modificar as equações que já desenvolvemos.

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