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 шар в сухих формах:
здесь
здесь
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; θп – относительная температура жидкого металла в процессе отвода теплоты перегрева; δTо – приведенный относительный перепад температуры по толщине отливки; To – среднеинтегральная температура по толщине отливки в процессах отвода теплоты перегрева, затвердевания и охлаждения; 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; ρф – плотность формы; сф – средняя удельная теплоемкость прогретого слоя формы в интервале температур (Тнф...Тпф); Тнф – температура стенок формы перед заливкой ее жидким металлом; R – приведенный размер отливки; Тпф – температура внутренней поверхности формы; ΔТп = (Тз – ТL) – перегрев залитого в форму жидкого металла над температурой ликвидуса; Тз – температуры залитого в форму жидкого металла над температурой ликвидуса ТL; 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; xф.пр = ξф.пр/R – относительная глубина фронта фазового превращения; ξф.пр – глубина фронта фазового превращения;
y3(xL) = [G1у1(хL) + G2]/β; y9(xL) = у2(хL)y6(xL); y11(хL) = y6(хL)у5(хL) + y4(хL)у7(хL);
у12(xL) = у4(xL) у5(хL)[м9(xL) – у10(xL)]; 
Кρс = ρoco/[ρфсф]; 
Кф.пр = ρоLф.пр/[ρфсф(ТS – Тнф].
Расчет процессов затвердевания и охлаждения стальных отливок типа шар 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: е-meil: [email protected].