Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Влияние конфигурации отливок на кинетику и продолжение затвердевания.



Рассмотрим условие малой интенсивности теплоотвода.

Температура в теле отливки распределена равномерно.

Qф = Qкр + Qфщ; (Qфщ → 0); τ з = * )2*( )2 - ф. Хворинова;

= Ro; τ з = Ro2;

Рассмотрим кинетику образования твердой корки в условиях малой интенсивности теплоотвода:

Qф = Qкр (τ );

*bфкр*Fо*√ r=Vξ *L*ρ;

ξ = * * √ τ = k*√ τ;

ξ = k*√ r; (ω =ξ ) - обобщенный закон квадратного корня;

Обычный закон квадратного корня справедлив только для плоской отливки, но при любой интенсивности теплоотвода; мы получили обобщенный закон квадратного корня, справедливый для отливок, любой конфигурации, но для малой интенсивности теплоотвода.

 

1. Пластина:

Пренебрегаем торцевыми поверхностями: Fo = 2F;

ξ = = ξ = k*√ τ; (ξ = ω );

Для плоской отливки толщина твердой корки пропорциональна корню из времени.

Причина падения скорости кристаллизации связана с прогревом формы и с уменьшением интенсивности отвода тепла.

 

 

2. Бесконечный цилиндр.

На начальной стадии, когда ψ /к < < 1, получаем ξ = k*√ τ, то есть на начальном этапе тоненькая корка ведет себя также, как плита и затвердевает по закону квадратного корня.

Продолжительность затвердевания цилиндра равновеликого по толщине пластине, в 4 раза меньше.

Скорость затвердевания цилиндра в начале совпадает с пластиной и уменьшается с течением времени в следствие прогрева формы, а затем резко увеличивается в результате чего цилиндрическая отливка затвердевает в 4 раза быстрее, чем пластина.

В процессе кристаллизации цилиндрическая отливки, непрерывно сокращается площадь поверхности кристаллизации, поэтому при той же интенсивности теплоотвода как и в пластине, происходит выделение твердой фазы большей толщины.

В отличие от пластины, в цилиндрической отливке скорость затвердевания сначала уменьшается, по той же причине, а затем резко увеличивается из-за сокращения фронта кристаллизации.

3. Шар (куб, равновеликий цилиндр).

Для отливки типа пластины, приведенная толщина равна половине толщины самой пластины:

τ пл = = ;

Для цилиндра: (Ro)цил = = = ;

Приведенная толщина цилиндрической отливки равна половине ее радиуса:

τ цил = =

Для шара: (Ro)ш = = = =

Приведенная толщина шара равна третьей части от радиуса:

τ ш =

Все приведенные выводы были получены для условий малой интенсивности теплоотвода. В то время как повышенная интенсивность теплоотвода существенно изменяет влияние конфигурации отливок.

Qф = Qм: Qм = Qкр+Qфщ;

Qфщ - физическая теплота охлаждения затвердевшего металла до момента конца затвердевания.

При повышении интенсивности теплоотвода возрастает вклад Qфщ в общее количество отводимого тепла, причем в неплоских отливках, где основная масса металла сосредоточена в наружных слоях, с более низкой температурой. Доля Qфщ значительно выше, чем в пластине. Это приводит к тому, что для неплоских отливок необходимо отвести большее количество тепла, чем в плоских, что увеличивает длительность затвердевания неплоских отливок.

Рассмотрим левую часть равенства: влияние кривизны граничной поверхности между металлом и формой на количество отводимого формой тепла:

 

а) плоская поверхность раздела:

б) неплоская граница:

В объеме формы при неплоской границе раздела линии теплового потока будут сферически или цилиндрически расходящимися. Результатом является меньший прогрев большего объема формы, более высокий градиент температур на границе и увеличенная интенсивность отвода тепла в форму.

qф = * (β √ π * √ ( ));

Тепловой потом к общем случае описывается этим выражением:

Rф - радиус кривизны поверхности цилиндра.

С течением времени второе слагаемое непрерывно увеличивается в результате прогрева формы на большую глубину. При этом для форм с малой тепловой активностью второе слагаемое как правило играет малую роль, поэтому для неметаллических форм им пренебрегают. В металлических формах его вклад очень заметный. Чем меньше радиус кривизны поверхности раздела, тем больше влияние дополнительного слагаемого, то есть для отливок малого размера его вклад существенно выше, чем для массивных отливок. Таким образом в уравнении баланса тепла Qф = Qм переход от плоской отливки к неплоской увеличивает как левую, так и правую часть.

Поправочный коэффициент на конфигурацию:

τ з = μ конф *

Определяющим фактором, от которого зависит продолжительность затвердевания неплоской отливки, является повышенное количество физического тепла, которое должно быть отведено по сравнению с плоскими.

Kb = < < 1; = ;

Kb = 1; = = =

(Ro)цил = ; (Ro)пл = r; Кцил = Кпл;


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 903; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.016 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь