一、奥赞公式

一、奥赞公式

把浇注系统视为充满流动金属液的管道,是用水力学原理计算浇注系统阻流(最小)截面积的基础,所导出的公式适用于转包浇注的封闭式浇注系统。

图15-32为以内浇道为阻流的浇注系统计算原理图。

当充填下半型腔时,作用于阻流的金属压力头不变。假定型腔内气体压力等于大气压力。以分型面(内浇口—阻流的顶面)为0—0面。在浇口杯顶液面和阻流截面之间应用伯努利方程,有:

图示

图示

式中 H 0——阻流以上金属液的几何压头;

v——阻流处金属液的流速;

g——重力加速度;

∑h r——金属液流经浇注系统时压头损失总和;

ξi——局部阻力系数;

A i——测定ξi时指定的某处截面积;

A c——阻流截面积。

图示

图15-32 浇注系统计算原理图

图示

式中 m——阻流以下铸件质量;

ρ——金属液密度;

τ1——充填下半型腔的时间;

μ——流量系数,代表实际金属液的流量与理想流体流量之比值。(https://www.daowen.com)

图示

充满上半型腔的金属重量m和充填时间τ2之间应有如下关系:

图示

式中 m——流经阻流的金属总质量;

τ——充填型腔的总时间;

μ——充填全部型腔时,浇注系统阻流截面的流量系数;

H p——充填型腔时的平均计算压力头。

式(15-14)即是著名的Osann公式。为了便于工程计算,首先介绍H p的计算问题。传统的解法中假定:

(1)金属液从浇口杯顶液面至流出阻流所作的功,可用总质量m、重力加速度g和平均计算压力头H p的连乘积来表示,即等于mg H p

(2)假定铸件(型腔)的横截面积A沿高度方向不变。于是依图15-32,可写出如下等式:

图示

另一方面,这些金属液(m)流经阻流所作之功为充填下半型腔所作功W和充填上半型所作功W之和,显然:

图示

式中 H p——平均计算压力头;

H 0——阻流截面以上的金属压力头;

C——铸件(型腔)总高度;

P——阻流以上(严格地说,是阻流截面重心以上)的型腔高度。

对于底注式:P=C,故H p=H 0-P/2;对于顶注式:P=0,故H p=H 0

式(15-19)即为平均计算压力头的通用公式,至今仍广为应用。其主要优点是计算简单方便。应指出:在推导H p式的过程中,引入两个假定条件,假定(1)缺乏科学逻辑上的严密性,而假定(2)对于非等截面的铸件与实际情况不符,这都会带来H p计算误差。

还应指出:在伯努利方程式(15-7)应用的过程中,忽略了从包嘴至浇口杯之间的金属液下落动能的影响。这部分动能的影响有时相当大,特别是浇注高度大,而又采用漏斗形浇口杯的条件下。下落动能的一部分,作为流股进入浇口杯液面的阻力损失而转换为热能,而另外一部分动能则作为充型的动力而强化了充型过程使流量增大,最终会使计算结果和实测结果有出入。