Верхняя, нижняя и сифонная заливка

Коротко

Верхняя, нижняя и сифонная заливка отличаются направлением заполнения формы. Выбор влияет на турбулентность, окисление, размыв формы, температурное поле и захват воздуха.

Три схемы

Схема	Как идёт металл	Преимущество	Риск
Верхняя	падает сверху	простота, короткие каналы	удар струи и турбулентность
Нижняя	поднимается снизу	возможность уменьшить свободное падение	длиннее путь и выше теплопотери
Сифонная	подвод через нижнюю часть	возможность нижнего ввода	сложнее балансировка

Физика выбора

При верхней заливке потенциальная энергия столба металла превращается в скорость. При правильно выбранном нижнем подводе можно уменьшить разбрызгивание, однако путь может увеличиться и тонкие стенки могут начать кристаллизоваться раньше завершения заполнения.

Числовой пример

Если металл свободно падает на 0,4 м, теоретическая скорость по v=√(2gH) составляет примерно 2,8 м/с. Реальные потери уменьшают её, но пример показывает, почему свободное падение нельзя игнорировать.

Что проверять

Показатель	Что ищем	Нежелательный признак
Фронт	ровное продвижение	встречные потоки
Скорость	допустимый уровень	размыв формы
Воздух	выход через выпоры	газовый карман
Температура	достаточная в конце пути	переохлаждение
Оксиды	минимум захвата	складки плёнки

Практический выбор

Нельзя менять верхнюю заливку на нижнюю только по названию схемы. Если путь станет слишком длинным, холодные спаи могут увеличиться. Решение принимают по гидродинамике и тепловому полю вместе.

Скорость и название схемы

Для струи с пренебрежимо малой начальной скоростью при падении на 0,4 м модель v=√(2gH) даёт 2,801 м/с. При начальной скорости 1 м/с результат √(1²+2 × 9,81 × 0,4)=2,974 м/с. Эти числа не являются допустимыми скоростями сплава. Нижний подвод не устраняет скорость: при подъёме поверхности противодавление растёт и напор меняется. Сифонной в литейной практике часто называют нижний ввод через нисходящий стояк и восходящий участок; физический сифон с вершиной выше источника не обязателен. Термин сопоставляют с рисунком каналов. При сравнении сохраняют массу и геометрию отливки, измеряют время заполнения и оценивают температуру последней зоны. Верхняя схема требует оценки удара струи, нижняя — продвижения фронта и газовых карманов. Удлинение пути возможно, но не обязательно.

Как сравнивать два варианта

Сравнение требует схемы с высотами чаши, входов и верхней точки полости. По одной подписи «нижняя заливка» нельзя определить доступный напор или число встречных потоков. Указывают место выхода воздуха, порядок заполнения карманов и наличие фильтра. Если одновременно изменены каналы и температура, вклад направления подвода не отделяется от других факторов. Фиксируют начало и конец заполнения одинаковым способом. Визуально спокойная поверхность не исключает турбулентности в закрытом канале. Для длинной тонкой стенки оценивают тепловую историю до соединения фронтов; для массивного участка — положение последней затвердевающей зоны. Выбор схемы должен сохранить и заполняемость, и возможность питания усадки после завершения подачи.

Связанные материалы FitsCalc

При переменном напоре расчёт по одной начальной высоте может занизить время заполнения; требуются уровни в конце подачи и учёт сопротивления каналов.