Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК В СУХИХ ФОРМАХ

Юрин Ю.М. 1
1 Нижегородский государственный технический университет
1. Юрин Ю.М. Расчет процесса затвердевания стальных отливок в сухих формах// Литейное производство. – 2007. – № 7. – C. 8–10.
2. Юрин Ю.М. Расчет времени затвердевания стальных отливок во влажных формах // Литейное производство. – 2007. – № 9. – C. 19–22.
3. Юрин Ю.М. Расчет времени охлаждения стальных отливок в сухих формах // Литейное производство. – 2009. – № 1. – C. 6–9.
4. Юрин Ю.М. Расчет процессов затвердевания и охлаждения стальных отливок в формах с использованием номограмм и программ: монография. – Нижний Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева, 2010. – 276 с.

В литейной практике на этапе эскизной проработки технологии приходится решать вопросы о продолжительности затвердевания и охлаждения отливок в форме. Предельно простой и оперативный способ расчета основан на использовании номограмм [1…4].

В данной статье представлены формулы (вывод в монографии [4]) для расчета времени отвода теплоты перегрева τп, скорости dξL/dτ, dξS/dτ и времени τL, τS продвижения фронтов ликвидуса и солидуса соответственно на заданную глубину, времени охлаждения τохл до заданной температуры и длительность τф.пр фазового превращения стальных отливок типа плита в сухих формах:

Eqn114.wmf

Eqn115.wmf

Eqn116.wmf

Eqn117.wmf

Eqn118.wmf

Eqn119.wmf

Eqn120.wmf

где n – показатель распределения температуры по толщине прогретого слоя формы; no – показатель распределения температуры по толщине отливки; aф – температуропроводность прогретого слоя формы; δTп – приведенная относительная температура перегрева залитого в форму жидкого металла; δTкр – приведенная относительная температура интервала кристаллизации; δTо – приведенный относительный перепад температуры по толщине отливки; β – коэффициент, характеризующий перепад температуры между отливкой и внутренней поверхностью формы, β ≥ 1; TS – температура солидуса; ΔTкр = (TL – TS) – температурный интервал кристаллизации; ρж, ρтж, ρт, ρо – плотность жидкого, твердожидкого, затвердевшего и охлаждающегося металла; сж, стж, ст, со – удельная теплоемкость жидкого, твердожидкого, затвердевшего и охлаждающегося металла; – плотность формы; – средняя удельная теплоемкость прогретого слоя формы в интервале температур (Tнф...Tпф); Tнф – температура стенок формы перед заливкой ее жидким металлом; R – приведенный размер отливки; Tпф – температура внутренней поверхности формы; Tо – среднеинтегральная температура по сечению отливки; ΔTп = (Tз – TL) – перегрев залитого в форму жидкого металла над температурой ликвидуса; Tз – температуры залитого в форму жидкого металла над температурой ликвидуса TL; L – удельная теплота кристаллизации; ψ – относительное количество твердой фазы в затвердевающем металле; Кп – относительная объёмная теплота перегрева залитого в форму жидкого металла; Ктж – относительная объёмная теплота твердожидкого металла; Ккр – относительная объёмная теплота кристаллизации; Кнф – относительная объемная плотность теплоты перегрева, кристаллизации и охлаждения; a, b, c – постоянные коэффициенты, численное значение которых зависит от процентного содержания углерода в стали, причем с = a + b; xL = ξL/R – относительная глубина фронта ликвидуса; ξL – глубина фронта ликвидуса; xS = ξS/R – относительная глубина фронта солидуса; ξS – глубина фронта солидуса; θф.пр – относительная температура фазового превращения; Кф.пр – относительная объемная теплота фазового превращения; Lф.пр – удельная теплота фазового превращения; Kρс – относительная объемная теплота охлаждения отливки; Lэф – эффективная удельная теплота кристаллизации; θ’кр – относительная температура слоя металла толщиной ξL;

Eqn121.wmf Eqn122.wmf

Eqn123.wmf Eqn124.wmf

Eqn125.wmf Eqn126.wmf

Eqn127.wmf Eqn128.wmf

Eqn129.wmf Eqn130.wmf

Eqn131.wmf Eqn132.wmf

Eqn133.wmf

Eqn134.wmf

Eqn135.wmf

Eqn136.wmf С6(хL) = С2(хL);

Eqn137.wmf Eqn138.wmf

Eqn139.wmf Eqn140.wmf

Eqn141.wmf X3 = 1 – X2;

Eqn142.wmf Eqn143.wmf

Eqn144.wmf Eqn145.wmf

Eqn146.wmf

Расчет процессов затвердевания и охлаждения стальных отливок по представленным формулам представляет чрезвычайно сложную задачу. Для облегчения расчетов разработаны компьютерные программы. Тип ЭВМ: IBM PC – совместимые. Язык: С ++. Операционная среда: Windows XP [4]. Сведения о программе можно получить по электронному адресу: e-mail: Jumagavrilov@yandex.ru.

Ниже представлены отдельные фрагменты выполнения компьютерных программ. Некоторые обозначения к программам (в скобках указано обозначение указанного параметра): n (CP), aф(AF), δTп (OTPER), δTкр (ОТИКР), δTо – приведенный относительный перепад температуры по толщине отливки; β (BET1p – для процесса отвода теплоты перегрева, BET1LS – для процесса затвердевания), TS (TCOL), ρж (RV), ρтж (RTV), ρт(RT), ρо (RO), сж (CV), стж(CTV), ст(CT), со(CO), ρф(RF), сф(CF), Тнф (TNF); ΔТп (PER), Кп (KP), Ктж (KTV), Ккр (KKR), Кнф (KNF), xL (XL), xS/R(XS), TL(tikr), ΔTo (perto), no (COP – для процесса отвода теплоты перегрева, COL – для процесса продвижения фронта ликвидуса, COC – для процесса продвижения фронта солидуса) и др.

рис_65.tif
рис_64.tif

Материал аудиовизуальных отображений, порождаемых программой для ЭВМ


Библиографическая ссылка

Юрин Ю.М. РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК В СУХИХ ФОРМАХ // Современные наукоемкие технологии. – 2012. – № 10. – С. 57-60;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=30997 (дата обращения: 13.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074