Conception du système de portes | Coulée | Sciences de la fabrication

L'article suivant vous guidera sur la façon de concevoir un système de déclenchement utilisé dans la coulée de métal.

Conception du système de synchronisation :

La conception d'un système de déclenchement dépend à la fois de la composition du métal et du moule. Par exemple, une conception de grille élaborée est nécessaire pour éviter les crasses (par exemple, les oxydes) dans les métaux facilement oxydés à bas point de fusion tels que l'aluminium.

Pour la fonte, cependant, un chemin court pour le métal liquide est choisi pour éviter une température de coulée élevée. La conception de la porte pour un moule en céramique est assez différente de celle normalement utilisée pour un moule en sable perméable. Généralement, les conceptions de portes peuvent être classées en trois catégories, à savoir (i) les portes verticales, (ii) les portes inférieures et (iii) les portes horizontales.

Dans le gating vertical, le métal liquide est versé verticalement pour remplir le moule avec la pression atmosphérique à la base. Par contre, dans le bottom gating, le métal liquide est introduit de bas en haut dans le moule, évitant ainsi les projections et l'oxydation associées au gating vertical. La figure 2.6 montre une conception de porte verticale simple et une conception de porte inférieure. Dans le système de déclenchement horizontal, des portions horizontales supplémentaires sont introduites pour une meilleure répartition du métal liquide avec un minimum de turbulence.

De simples calculs basés sur les principes de l'écoulement des fluides peuvent conduire à une estimation du temps nécessaire pour remplir un moule. Nous allons illustrer cela pour les deux conceptions de la figure 2.6. L'équation du bilan énergétique intégré sur la base du débit massique par unité, plus communément appelée équation de Bernoulli, sera utilisée. Par exemple, sur la figure 2.6a, on suppose que la pression aux points 1 et 3 est égale (c'est-à-dire p₁ =p₃ ) et que le niveau 1 est maintenu constant. Ainsi, la vitesse à la station 1 (v₁ ) est zéro. De plus, les pertes par frottement sont négligées. Ensuite, l'équation du bilan énergétique entre les points 1 et 3 donne –

L'équation (2.7) donne la vitesse d'un jet se déchargeant contre une charge statique h, rendant la charge effective comme (h_t –h). maintenant, pour l'instant indiqué, laissez le niveau de métal dans le moule monter d'une hauteur dh dans un intervalle de temps dt, A_m et A_g sont respectivement les sections transversales du moule et de la grille. Ensuite,

Effet d'aspiration :

Pour un moule fait d'un matériau perméable (par exemple, du sable), il faut veiller à ce que la pression n'importe où dans le flux de métal liquide ne tombe pas en dessous de la pression atmosphérique. Sinon, les gaz provenant de la cuisson des composés organiques dans le moule entreront dans le flux de métal en fusion, produisant des pièces moulées poreuses. C'est ce qu'on appelle l'effet d'aspiration.

En se référant à la figure 2.6a et en appliquant l'équation de Bernoulli entre les points 2 et 3, on obtient –

Une autre situation dans laquelle l'effet d'aspiration entre en jeu est associée à un changement soudain de la direction du flux. Comme le montre la figure 2.9a, le flux de métal liquide se contracte autour d'un angle aigu en raison de l'effet de quantité de mouvement. Dans le gating vertical, cela n'a rien à voir avec l'accélération due à la gravité.

La région rétrécie illustrée à la station 2 sur la figure 2.9a est connue sous le nom de vena contracta. Pour éviter la création de vide autour du poste 2, le moule est conçu pour s'adapter à la vena contracta, comme indiqué sur la figure 2.9b. En d'autres termes, un changement brusque dans la direction d'écoulement est évité. Si le diamètre de la roue est d et le diamètre à l'entrée est d', alors, normalement, d'/d est maintenu à une valeur approximativement égale à 1,3. Cela signifie r 0,15d.

Les éléments communs utilisés dans une conception de porte pour empêcher les impuretés dans le moulage sont les suivants s'ensuit (voir aussi Fig. 2.10) :

(i) Bassin de coulée :

Cela réduit la force d'érosion du flux de métal liquide provenant directement du four. Une tête de coulée constante peut également être maintenue en utilisant un bassin de coulée.

(ii) Passoire :

Une passoire en céramique dans la carotte élimine les crasses.

(iii) Splash Core :

Un noyau de projection en céramique placé à l'extrémité de la carotte réduit également la force d'érosion du flux de métal liquide.

(iv) Bob Skim :

C'est un piège placé dans une porte horizontale pour empêcher les impuretés plus lourdes et plus légères de pénétrer dans le moule.

Effets de la friction et de la distribution de la vitesse :

La vitesse d'un métal liquide dans la carotte et la porte est uniforme sur toute la section transversale. En effet, la vitesse d'un fluide en contact avec n'importe quelle surface solide est nulle et maximale au niveau de l'axe du conduit.

La distribution de la vitesse dans le conduit dépend de la forme du conduit et de la nature de l'écoulement (c'est-à-dire turbulent ou laminaire). De plus, dans notre discussion jusqu'à présent, nous avons également supposé qu'il n'y avait pas de pertes par friction.

Dans les fluides réels, les pertes par frottement sont toujours présentes, notamment lors d'une contraction brutale ou d'un élargissement des sections d'écoulement. Dans la discussion qui suit, nous allons, à la lumière de ces deux facteurs, c'est-à-dire la distribution des vitesses et le frottement, modifier les équations que nous avons déjà développées.