Princípios básicos do design de mangas de riser

As camisas de alimentação são usadas principalmente em peças de aço fundido. Elas são utilizadas apenas em algumas peças de ferro fundido cinzento e ferro fundido nodular de grandes dimensões e espessura considerável. Durante o processo de resfriamento e solidificação do metal fundido, ocorre uma contração volumétrica. A contração volumétrica de uma peça fundida é aproximadamente três vezes a sua contração linear. Portanto, a contração volumétrica do aço fundido é geralmente considerada entre 3% e 6%, e a do ferro fundido cinzento entre 2% e 3%. No entanto, devido à expansão por grafitização durante a solidificação do ferro fundido cinzento e do ferro fundido nodular, parte da contração volumétrica pode ser compensada. Assim, se a espessura da parede for uniforme e o molde for altamente compacto, as camisas de alimentação geralmente não são necessárias. Se a contração volumétrica da peça fundida não for compensada, cavidades de contração, depressões ou porosidade se formarão na superfície ou no interior da peça. Em casos graves, isso frequentemente leva ao descarte da peça fundida.

O princípio para calcular as dimensões da luva de alimentação consiste em primeiro calcular a quantidade de metal fundido que precisa ser compensada. Essa porção de metal fundido é geralmente considerada uma esfera, e seu diâmetro (denotado por d₀) é calculado para o cálculo da luva de alimentação. A distância efetiva de alimentação para peças fundidas alimentadas por luva de alimentação é definida por um determinado intervalo, denotado por L. Para peças em forma de placa com espessura h, L é tipicamente de 3 a 5h. Para peças em forma de barra, L = (25 a 30)√h, onde h é a espessura da peça fundida.

Método básico de cálculo para dimensionamento da manga do riser

O método mais comum é: Diâmetro da luva do riser D = d₀ + h

A razão é que se assume que a camisa de alimentação e a peça fundida solidificam na mesma taxa. O processo de solidificação ocorre das duas superfícies da peça fundida para o interior. Quando a peça fundida está completamente solidificada, a camisa de alimentação também solidificou até atingir a mesma espessura. Nesse ponto, permanece uma cavidade de contração oca no meio, com um volume exatamente igual ao volume da esfera de alimentação. Essa porção de metal fundido alimenta a peça fundida durante a solidificação.

Quando existe um ponto quente na peça fundida, h pode ser substituído pelo diâmetro T desse ponto quente. Ou seja: D = d₀ + T

Outra parte importante do projeto da camisa de alimentação é o seu gargalo. O gargalo da camisa de alimentação é o canal de conexão entre a camisa de alimentação e a peça fundida; o metal fundido na camisa de alimentação é injetado na peça fundida através do gargalo. Portanto, existem requisitos para a seção transversal do gargalo da camisa de alimentação. Tipicamente, o diâmetro do gargalo da camisa de alimentação é considerado como dⱼ = (0,6~0,8)T.

A altura da luva do alimentador H = (1,5~2,5)D. A altura H também deve ser maior que a altura da área que requer alimentação; caso contrário, ocorre alimentação reversa, onde a peça fundida alimenta a luva do alimentador, o que deve ser evitado.

Outros métodos de cálculo

Um método de cálculo empírico comumente usado consiste em multiplicar diretamente o diâmetro do círculo do ponto quente por um coeficiente, sem calcular a quantidade de metal fundido necessária para a alimentação. Por exemplo:

Fundição simples: D = (1,05~1,15)T. Formato simples, pontos quentes relativamente concentrados.

Fundição complexa: D = (1,40~1,80)T. Forma complexa, por exemplo, com muitas nervuras conectando ao resto da peça fundida.

Tipo intermediário: D = (1,15~1,40)T, situando-se entre os dois acima.

As condições de produção de peças fundidas variam muito, com muitos fatores envolvidos, o que torna todas as fórmulas de cálculo aproximadas e condicionais. Muitas vezes, uma única fórmula pode não ser aplicável a todas as situações. Portanto, as fórmulas geralmente incluem coeficientes com uma ampla gama de valores para que os usuários escolham com base em suas circunstâncias específicas.

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