Бураков (550672), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Сопоставление расчетных и экспериментальных данных дает возможность комплексно оценить физическую и математическую точность расчетного метода. Под физической точностью понимается адекватность физической модели фактическому механизму тепло- переноса в системе отливка — облицованный кокиль, а под математической — точность решении соответствующей математической задачи. В работе 1129) дана оценка математической точности формулы (17). Сделано это для частного случая, который представляет собой стадию затвердевания плоской отливки в теплоизолированном облицованном кокиле (1дв О) при идеальном контакте между телами, участвующими в теплообмене (а) = яа =- оо).
Выбор для сравнения данного частного случая объясняется тем, что только для него известно строгое математическое решение. Показано, что приведенное решение задачи дает погрешность всего в несколько процентов. Показано также: при Го 0 математически строгое решение, полученное с помощью преобразования Лапласа, имеет весьма значительную погрешность.
Объясняется это плохой сходимостью тригонометрического ряда, который появляется в результате решения задачи операционным методом. Сказанное в параграфе 2 об определении ал относится и к случаю литья в облицованные кокили. Методы упрощенных расчетов. Формулы (14) — (19) представляют собой результат решения задачи о теплообмене в облицованном кокиле в наиболее общей физической постановке. Для частных условий литья расчетные выражения можно упростить. Если облицовка не окрашена, то на стадии отвода теплоты перегрева Термические рсловия формирования отливка 3( Рис.
11. Кривые охлаждения отливки, соответствующие постадийному расчету ()), одностадийному но фиктивной тевтературе аалмвки (2) н одностаднйному по с ф (2) ТК 77е() необходимо принять я, == оо. Если значения е., (и, следовательно, а, ) 12оо найдены из эксперимента в предположении, что между отливкой и облицовкой, а также облицовкой 7ИС и кокилем термический контакт идеальный, и если эти величины (по существу эффективные) используются для расчетов, то в формулах для всех стадий следует принять я, = я, = со.
Наконец, при охлаждении отливки в толстостенном кокиле (М, )) М,) допустимо положить а, = О, что свидетельствует о пренебрежимо малой величине теплопотерь в окружающую среду по сравнению с теплосодержанием системы отливка — кокиль. На практике часто необходимо знать не постадийный характер изменения температуры отливки и длительность каждой стадии, а общее время охлаждения отливки до температуры выбивки. Для этого можно заменить расчет реальной отливки расчетом воображаемого тела, которое охлаждается без изменения физического состояния.
Очевидным условием такой замены является равенство количеств теплоты, теряемых реальной отливкой и расчетным (фиктивным) телом. Тогда удельная теплоемкость фиктивного тела С(ф -- т т с! (т1н таатв) + е1 + с! (таете — твыв) + Г1 (20) где с! — удельная теплоемкость расплава, г! — удельная теплота эвтектоидного превращения. Если температура выбивки выше температуры эвтектоидного превращения, в формуле (20) необходимо принять у( =- О. При данном методе расчета в формулах (14) — (16) с, заменяют суф. Известен еще один прием одностадийного расчета процесса охлаждения отливки.
Основав он на учете г, с помощью соответствующего увеличения расчетной величины Тпы т. е. температуры заливки. Анализ показал, что этот прием из-за большого увеличения начального температурного напора между воображаемой отливкой (расчетным телом) и формой дает занижение расчетного времени охлаждения отливки до Т,„1201. На рис. 11 приведены кривые охлаждения отливки в облицованном кокиле. В расчетах было принято; Т„= — 1503 К, с) = 837 Дж1(кг К), с, = 750 ДЖ1(кг ' К) г! — 268 ' 10 Дж/кг Ткр: 1423 К Т ыв 1050 К Т,н =- 293 К, Т, = 293 К, с,в = 795 Дж/(кг.
К), с, = = 512 Дж!(кг К), Р, =7200 кг,(ма, Рой =-1500 кг1м~, Р, =7500 кг,(м', ро = 0,868 !О ' ма~с, я, = 333,4 Вт/(ма К), а, =- со, а Теолоояе оеноэо оееорио лыввя е кокилв 12 Вт/(м К), Р, = Р, = Ре = 0,08 м, Лов = 1,035 Вт/(м К), Х,о = 0,007 м, Мд = 8,675 кг, Ми = 36 кг. Из расчетных кривых видно, что завышение начальной температуры приводит к существенно большей ошибке, чем увеличение удельной теплоемкости материала расчетной отливки, особенно в начале процесса охлаждения отливки.
Обращает на себя внимание то, что к концу расчетного периода (к моменту достижения отливкой температуры выбивки) кривая, рассчитанная по с„р, сближается с кривой, найденной из расчета по стадиям. Таким образом, расчет по эквивалентной фиктивной теплоемкости позволяет более точно определить продолжительность охлаждения отливки до температуры выбивки, чем расчет по фиктивной начальной температуре.
Одним из параметров процесса литья в облицованные кокили является температура внешней поверхности облицовки. Желательно, чтобы к моменту удаления отливки эта поверхность имела температуру Т,о,„, при которой облицовочная смесь теряет прочность. Благодари этому упрощается операция очистки кокиля и подготовки его к новой заливке. Для обеспечения заданной температуры на рабочую поверхность кокиля наносят разделительный подслой. Можно считать, что распределение температуры в подслое отвечает линейномУ законУ.
Тогда аз = Л„'р/Х„'р, где Л р и Х„'р — теплопроводность и толщина подслоя (краски или анодного слоя на алюминиевом кокиле). Учитывая эту зависимость, с помощью формул (14) — (19) можно найти Х„'р, при которой облицовка теряет прочность. Однако такой способ является трудоемким. В работе [251 приведен приближенный, но весьма простой метод определения искомой величины.
Основан он на том, что температурное поле не только'подслоя, но и облицовки приближенно описывается линейной зависимостью. Тогда л' ~ т — т (21) Лоо те — тоо. и где Т, и Т, — температуры отливки и кокиля к моменту извлечения из него отливки. Например, для отливки гильзы цилиндра автомобильного двигателя и алюминиевого анодированного кокиля, облицованного песчаной смесью на связующем ПК-104, Л;р =- 0,35 Вт/(м К); Лао = 0 8 Вт'/(м'К); Те = 1220 К; Те = 670 К; Тле и = 770 К1 Х, = 4 мм.
Подстановка этих величин в формулу (21) дает 0,36 1220 — 670 Хкр 0,8 (1220 — 770 1) 4 = 0,39 мм. При такой толщине анодной пленки вся облицовка выгорает и легко удаляется из кокиля. Температура Т, поверхности кокиля, соприкасающейся с облицовкой, несколько выше начальной, что объясняется ее разогревом к моменту удаления отливки. Глава Ш ОСОБЕННОСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ К УПРАВЛЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИМ СТРОЕНИЕМ ОТЛИВОК Скорость затвердевания как комплексный параметр процесса кристаллизации.
Формулы (3), (4) и (17) выражают закон образования твердой фазы в отливке. Однако они не содержат никаких сведений относительно кристаллического строения затвердевшей корочки. Б то же время известно, что размеры и форма кристаллов и неметаллических включений, а также характер их распределения в теле отливки определяют ее служебные свойства. Следовательно, установление закономерностей кристаллизации представляет собой задачу первостепенной важности. Из результатов многочисленных экспериментальных исследований следует, что кристаллическое строение отливок и, следовательно, их служебные и технологические показатели определяются линейной скоростью затвердевания.
Результаты этих исследований имеют и большое практическое значение: с их помощью можно определить скорость затвердевания, обеспечивающую заданное качество отливки, а затем с помощью расчетного аппарата, приведенного в гл. 11, выбрать оптимальные параметры технологии. Структурная диаграмма для чугунных отливок. На рисд12 показана структурная диаграмма для чугуна, предложенная Г. Ф. Баландиным и Н. Н. Канунниковым. Б ее основу положена известная диаграмма, предложенная Г. Ф.
Баландиным в 1955 г, Коэф. фициент эвтектичности в уравнении конод (правая часть рис. 12) определяется по формуле 4,3 — С+ Р (4,3 — С)'+631 234 Формула для расчета степени эвтектичности 5, приведена на правой части рисунка. На рис. 12 штриховыми линиями показаны два примера. В примере 1 определяется химический состав чугуна для отливки, затвердевающей со скоростью и =- Й$!й = 0,25 м/ч, если необходимо обеспечить перлитную металлическую основу.
Поступая так, как показано на диаграмме стрелками, определяем, что при заданных параметрах чугун должен иметь 3, = 0,7. На конодной части находим, что это чугун с 3,25Ун С и 2,1нр 51. Для получения структуры белого чугуна при той же скорости затвердевания необходимо снизить содержание Ь1 до 0,9% (пример 2). Аналогично решаются обратные задачи: определение условий охлаждения для заданных структур и составов металла. Известны и другие структурные диаграммы для чугунных отливок. По структурной диаграмме Г. Ф. Баландина, дополнен- 2 п(р й. и.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
