Под термином удельное давление подразумевается усилие, прилагаемое на участке определенной площади. Измеряется данный технический параметр в Па/м2, а используется в различных отраслях промышленности, в том числе и в металлургии.
Формула расчета удельного давления
Чтобы определить удельное давление (обозначается как малая латинская буква p), необходимо произвести вычисление по формуле:
p=F/S, где:
- F — значение прилагаемого усилия;
- S — площадь, на которую осуществляется воздействие.
Расчет технического параметра очень важен при создании ряда образцов спецтехники, например, вездеходов на гусеничном ходу, в которых определяется удельное давление на поверхность траков, характеризуя проходимость техники.
Большое значение УД имеет для жидкостей и газов, из-за текучести которых давление оказывается в разных направлениях. Например, вода, помещенная в сосуд, оказывает давление не только на дно, но и на стенки емкости.
При расчетах используется единица «уд. дав.» или уд. 1 уд принимается усилие давления в одном направлении, приходящееся на 1 кв.м. Из-за малых размеров при расчетах чаще используется кратная величина – мега уд. дав. (Муд), где 1 Муд равен 100000 уд.
Размерность УД в основных единицах выглядит следующим образом:
уд = сл / кв. м = ин*мп/с2 / мр2 = ин*мп / с2*мр2.
Удельное давление в металлургии
Параметр УД рассчитывается и применяется для формообразования при производстве штампованных деталей из жидкого металла, полученного из слитков. Осуществляется расчет по аналогии с технологией литья под давлением, но с учетом специфики штамповки. В современных гидравлических прессах для литья, оборудованных камерой сжатия, устанавливается давление от 300 кг/см2, что позволяет отливать сложные, тонкостенные детали, имеющие сравнительно большие размеры.
УД, необходимое для штамповки несложных деталей, например, втулок, значительно ниже за счет того, что при литье под давлением металлу необходимо пройти значительное расстояние до попадания в рабочую полость формы. К тому же поток металла проходит повороты, и испытывает лобовые удары, снижающие давление. Еще одна особенность — литье под давлением осуществляется от одного выпускного литника, от нескольких — реже.
В процессе штамповки жидкого сплава путь до формы мал, струя не имеет изгибов, гасящих давление, поэтому гидродинамика питания отливки существенно облегчена, т.к. металл передвигается вверх по всей рабочей полости. Этот факт позволяет использовать давление ниже, чем при литье, а избыточное гидростатическое давление направляется на уплотнение отливки в формы, и при этом нужно избегать брака заготовок, такого как:
- раковины:
- холодные трещины (образуются при температурах слитков стали 620-650°С, чугуна 400-500°С);
- горячие трещины;
- приливы;
- газовые дефекты и пр.
Правильный расчет параметра важен и для того чтобы не получить усадочное напряжение выше предела прочности металла.
В справочниках приводятся значения УД, достаточные для уплотнения отливок кристаллизацией под давлением поршней.
