Oblicz średnicę d1 wlewu głównego okrągłego o długości L = 500 mm i powierzchni przekroju FWGo = 4,65 cm2
A. 25 mm
B. 29 mm
C. 26 mm
D. 31 mm
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2020 (arkusz M.37-SG-20.06).
Odpowiedź 31 mm jest właściwa, bo w tym zadaniu nie liczymy średnicy wyłącznie ze wzoru na pole koła, tylko korzystamy z doboru wymiarów wlewu głównego okrągłego WGo według tabeli normowej PN-H-54231:2000. To ważna różnica praktyczna. Podana powierzchnia przekroju Fᵂᴳᵒ = 4,65 cm² nie występuje dokładnie w tabeli, więc przyjmujemy najbliższy większy wymiar znormalizowany, czyli 5,0 cm². Dla tej powierzchni tabela podaje średnicę dolną d = 25 mm. Następnie uwzględnia się długość wlewu L = 500 mm. Ponieważ 500 mm mieści się w kolumnie L do 600 mm, stosujemy zależność d₁ = d + 6. Czyli 25 mm + 6 mm = 31 mm. W praktyce odlewniczej takie zaokrąglanie w górę jest bezpieczniejsze, bo zbyt mały wlew główny może dławić przepływ metalu, powodować spadek prędkości zalewania, niedolewy albo zaburzenia w pracy całego układu wlewowego. Moim zdaniem to typowy przykład, gdzie sama matematyka nie wystarczy, trzeba jeszcze umieć czytać tabelę technologiczną i rozumieć sens wymiarów znormalizowanych.
W tym zadaniu łatwo pomylić średnicę wynikającą z samego pola przekroju ze średnicą d₁, czyli średnicą górną wlewu głównego. Wlew główny okrągły jest zwykle wykonywany jako lekko stożkowy, dlatego ma średnicę dolną d oraz większą średnicę górną d₁. Jeżeli ktoś wybiera 25 mm, to najczęściej zatrzymuje się na wartości d z tabeli dla powierzchni 5,0 cm². To jest dopiero wymiar podstawowy, a nie końcowa odpowiedź dla d₁. Trzeba jeszcze uwzględnić długość L. Przy L = 500 mm obowiązuje przedział L do 600 mm, więc norma każe dodać 6 mm. Wartości 26 mm albo 29 mm zwykle biorą się z mieszania metod: raz ktoś próbuje liczyć średnicę z pola koła, raz zaokrągla średnicę po swojemu, a potem dodaje nie ten naddatek z tabeli. To nie jest dobra praktyka, bo w układach wlewowych stosuje się wymiary znormalizowane, a nie przypadkowe wartości pośrednie. Pole 4,65 cm² należy dobrać do najbliższego większego pola z tabeli, czyli 5,0 cm², a nie zmniejszać przekroju. Zbyt mały przekrój wlewu może powodować dławienie ciekłego metalu, większe ryzyko zawirowań, zasysania powietrza i niestabilne wypełnianie formy. W odlewni takie drobiazgi naprawdę robią różnicę, nawet jeśli na papierze wygląda to jak zwykłe dodawanie kilku milimetrów.