Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК ТИПА ШАР 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; Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е.Алексеева. – Нижний Новгород, 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 шар в сухих формах:

Eqn269.wmf

здесь

Eqn270.wmf Eqn271.wmf

Eqn272.wmf Eqn273.wmf

Eqn274.wmf Eqn275.wmf Eqn276.wmf Eqn277.wmf Eqn278.wmf Eqn279.wmf

Eqn280.wmf

Eqn281.wmf

Eqn282.wmf

Eqn283.wmf

Eqn284.wmf

Eqn285.wmf

Eqn286.wmf

здесь

Eqn287.wmf

Eqn288.wmf

Eqn289.wmf

Eqn290.wmf

Eqn291.wmf

Eqn292.wmf Eqn293.wmf Eqn294.wmf Eqn295.wmf Eqn296.wmf Eqn297.wmf

Eqn298.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; 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;

Eqn299.wmf Eqn300.wmf Eqn301.wmf Eqn302.wmf

Eqn303.wmf Eqn304.wmf Eqn305.wmf

Eqn306.wmf Eqn307.wmf Eqn308.wmf

y3(xL) = [G1у1(хL) + G2]/β; y9(xL) = у2(хL)y6(xL); y11(хL) = y6(хL)у5(хL) + y4(хL)у7(хL);

Eqn309.wmf

Eqn310.wmf Eqn311.wmf Eqn312.wmf Eqn313.wmf

Eqn314.wmf Eqn315.wmf Eqn316.wmf

Eqn317.wmf Eqn318.wmf

Eqn319.wmf

Eqn320.wmf

Eqn321.wmf Eqn322.wmf

у12(xL) = у4(xL) у5(хL)[м9(xL) – у10(xL)]; Eqn323.wmf

Eqn324.wmf

Eqn325.wmf Eqn326.wmf Eqn327.wmf

Eqn328.wmf Eqn329.wmf

Eqn330.wmf Eqn331.wmf

Eqn332.wmf Eqn333.wmf Eqn334.wmf Eqn335.wmf

Eqn336.wmf Кρс = ρoco/[ρфсф]; Eqn337.wmf 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].


Библиографическая ссылка

Юрин Ю.М. РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК ТИПА ШАР В СУХИХ ФОРМАХ // Современные наукоемкие технологии. – 2012. – № 11. – С. 55-58;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=31104 (дата обращения: 24.07.2024).

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 = 1,674