Влияние перегрева металла при заливке на кинетику и продолжительность затвердевания.

 

Рассмотрим решение задачи для простейшего случая малой интенсивности теплоотвода:

 

В этих условиях распределение температур в объеме отливки можно считать равномерным.

Q_ф = Q_м; Q = V_оc_мρ _м∆ t_пер = V_оc_мρ _м(t_зал -t_кр) = Q_пер.

Q_ф = (τ _пер) = * b_ф * θ _кр * F_о* √ (τ _пер);

τ _пер = * ( ² * ²;

= = ²;

≈ 0, 002 * ; ∆ t_пер = 100К.

(0, 002 * 100)² = 0, 04.

 

Снятие перегрева составляет 4% от продолжительности затвердевания отливки.

 

Для этих условий можно пренебречь τ _пер:

Q_ф (τ _п) = Q_пер + Q_кр = Q_м;

* b_ф * θ _кр * F_o * √ (τ _п) = V_o*C_м*ρ _м*∆ t_пер + V_о*L*ρ _м;

τ _п = *( )²*( );

= ( )² = (1+ )²;

∆ t_пер = 100К; = (1+0, 2)² = 1, 44!

τ _з^* = * ( )² * (1+ 2* ) * ( );

τ _з^* = τ _з * (1+2 ); (1+2 ) = μ _пер - поправка на перегрев.

 

Увеличение температуры заливки, увеличивает количество тепла вносимого в формулу. И засчет этого длительность затвердевания увеличивается; засчет времени снятия перегрева и засчет замедления теплоотвода в форме предварительно прогретой в период снятия перегрева.

 

μ _пер = 1+β ;

 

Kb	β
0, 1	2, 0
1, 0	0, 3 - 0, 6
> > 1, 0	≈ 0

 

 

Чем выше интенсивность теплоотвода, тем меньше влияние перегрева металла на продолжительность затвердевания отливки, так как теплота перегрева рассеивается в окружающую среду и ее влияние на температуру формы существенно ослабляется.

 

Рассмотрим влияние перегрева металла на кинетику затвердевания.

Составим баланс тепла при малой интенсивности теплоотвода на момент, когда перегрев уже снят и образовалась твердая корка толщиной ξ мм.

τ _пер < τ < τ _п;

Q_ф < Q_м; Q_м = Q_пер + Q_кр (ξ _м);

* b_ф * θ _кр * F_о * √ t = V_о * c_м * ρ _м * ∆ t_пер + L * ρ _м * ξ _м * F_о;

ξ _м * F_о = V_ξ ;

ξ _м = * * √ τ - * ;

ξ _м = ( k * √ τ - b * ∆ t_пер ) - уравнение кинетики затвердевания плоской отливки при малой интенсивности теплоотвода и перегреве.

 

В течении времени снятия перегрева корка образоваться не может, и после снятия перегрева происходит нарастание твердой корки со скоростью тем меньшей, чем больше предварительный перегрев.

При повышенной интенсивности теплоотвода, в момент соприкосновения жидкого металла с формой, когда температура поверхности становится ниже t_кр, образуется наружная корка; в то время как в центре сохраняется значительный перегрев. Таким образом, одновременно происходит снятие перегрева по сечению отливки и нарастание корки от поверхности.

При интенсивном отводе тепла формой, нарастание корки происходит сразу после заливки, и скорость нарастания корки будет тем меньше, чем больше перегрев залитого металла.

Если бы металл был неподвижным, то постоянно происходило бы нарастание твердой корки. Однако внутри жидкого металла происходит циркуляция.

В объеме жидкого металла происходит интенсивная естественная конвекция, связанная с тем, что плотность расплава уменьшается с увеличением температуры, и холодные слои металла опускаются вниз у фронта кристаллизации, а горячие слои поднимаются вверх.

q_т = Lρ +q_м;

Твердая корка отводит теплоту нарастания корки и тепловой поток из центральной зоны, где сохраняется перегретый металл.

Lρ = q_т - q_ж ;

Если q_т > q_ж - происходит нарастание корки, а если:

q_т < q_ж - корка расплавляется.

В условиях циркуляции расплава в жидкой зоне и высокого перегрева при заливке, возможно частичное или полное оплавление образовавшейся твердой корки и ее повторный рост.

 

Влияние температурного интервала затвердевания сплавов на продолжительность их затвердевания и ширину зоны затвердевания.

Q_ф = Q_м; Q_м = Q_инт + Q_кр = V_о*C_м*ρ _м*∆ t_инт + V_о*L*ρ _м;

∆ t_инт = t_л - t_с;

Q_ф = * ² * ( )² = * * ( )² =

= τ ₃ * (1 + )²;

= (1 + ) = μ _инт;

Чем больше ∆ t_инт, тем больше дополнительного тепла выделяется между ликвидусом и солидусом, так как каждая единица объема металла охлаждаемого от ликвидуса до солидуса, поэтому увеличивается продолжительность затвердевания отливки приблизительно пропорционально величине ∆ t_инт.

Этот результат остается оптимальным как при малой, так и при высокой интенсивности теплоотвода, так как связан с дополнительной теплотой при переходе из жидкого состояния в твердое.

Дополнительным фактором, который вызывает увеличение длительности затвердевания, является уменьшение величины θ _кр, которая в среднем θ _кр = . Чем ниже солидус, тем меньше интенсивность отвода тепла в форму, так как при этом снижается температура формы.

Чем выше эвтектичность сплава, тем дольше выделение теплоты будет происходить при температуре солидуса:

θ _кр = θ _с ∆ tинт;

Если Э = 1, что θ _кр = θ _с;

Э = 0, θ _кр = .

Сплавы содержащие повышенное количество эвтектики отличаются высокой продолжительностью затвердевания.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. Оказание помощи при различных травмах и повреждениях.
2. A. особая форма восприятия и познания другого человека, основанная на формировании по отношению к нему устойчивого позитивного чувства
3. B. Принципы единогласия и компенсации
4. Cочетания кнопок при наборе текста
5. D-технология построения чертежа. Типовые объемные тела: призма, цилиндр, конус, сфера, тор, клин. Построение тел выдавливанием и вращением. Разрезы, сечения.
6. EP 3302 Экономика предприятия
7. Exercise 5: Образуйте сравнительные степени прилагательных.
8. H. Приглаживание волос, одергивание одежды и другие подобные жесты
9. I. «Движение при закрытой автоблокировке (по путевой записке).
10. I. Если глагол в главном предложении имеет форму настоящего или будущего времени, то в придаточном предложении может употребляться любое время, которое требуется по смыслу.
11. I. Запоры — основная причина стресса
12. I. ПРИЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПСИХОЛОГИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ