що досить точне універсальне рішення при сучасному стані теоретичних знань отримати неможливо.
Н.Г. Гиршович і Ю.А. Нехендзі розробили найбільш загальну методику розрахунку процесу затвердіння виливків на основі універсальної формули для визначення часу повного затвердіння:
, (5)
де R - приведена товщина виливки, м;
? конф,? пер,? інт,? заз - поправочні коефіцієнти на конфігурацію, на перегрів металу, на інтервал кристалізації, на зазор, утворений газової прошарком і фарбою.
Для неметалевої форми можна записати:
, (6)
Поправочні коефіцієнти визначаються аналітично або таблично.
Поправка на конфігурацію для випадку затвердіння виливки в неметалевої формі для виливків типу, плита, циліндр і куля приймається=1.
Поправка на перегрів металу над температурою кристалізації, що викликає прогрів форми до початку затвердіння і відповідне зменшення інтенсивності тепловідводу в період кристалізації, визначається за формулою
, (7)
де (? - коефіцієнт, рівний: для плити 1,75; для циліндра 1,25; для кулі 1,1. Поправочний коефіцієнт? інт розраховують за формулою:
, (8)
Для неметалевої форми впливом газового зазору можна знехтувати, приймаючи? заз=l.
У 1950-1952 рр. Вейніком А.І. вирішувалося завдання про затвердінні виливка в різних формах. Автор досліджував інтенсивність теплообміну між відливанням і формою і розчленував весь процес охолодження виливки на чотири характерні стадії, відповідні заповнення форми (протягом металу), відведенню теплоти перегріву від нерухомого металу, затвердеванию металу і охолодженню повністю затверділої виливки. На цій основі були отримані спрощені рішення для випадків затвердіння металу в неметалевої формі, пофарбованому кокілі і изложнице, що враховують всі головні особливості процесу. Спочатку при вирішенні задачі автор наближено брав лінійний закон розподілу температури в перетині виливки (нелінійність реальних температурних кривих враховувалася особливими поправками). Потім як температурної кривої була прийнята парабола п-го порядку. Це дозволило перетворити диференціальне рівняння теплопровідності в приватних похідних в алгебраїчне і отримати задовільні за точністю результати як для закону просування фронту затвердіння, так і для температурного поля виливки.
Закон розподілу температури в затверділої скоринці металу (рисунок 1) задається по А. І. вейники у вигляді параболи n-го порядку
, (9)
де Тм - температура металу в точці з координатою х, К;
n - величина, що визначається з досвіду, її значення наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Залежність величини показника п від конфігурації виливки
Отлівкаnпліта1ціліндр0,75шар0,59
А. І. Вейник отримав наступні безрозмірні рівняння для визначення положення кордону затвердіння у часі:
для плоскої виливки
, (10)
для циліндричної виливки, затвердевающей зовні
, (11)
для кульової виливки, затвердевающей зовні
, (12)
де Fo - критерій Фур'є (безрозмірний час) для поточного часу?,
Fo - критерій Фур'є для часу, що пройшов з моменту заливки до моменту зняття перегріву;
Bi - критерій Біо;
- відносна товщина затверділої скоринки металу до моменту? і відповідно.
, (13)
, (14)
де - теплопровідність металу виливки,;
a - коефіцієнт тепловіддачі,;
L - критерій теплоти кристалізації.
, (15)
Г.Ф. Баландін запропонував наступну методику визначення закону затвердіння виливків в піщаній формі:
, (16)
де - характерний розмір виливки: для плити це половина товщини, для циліндра і кулі - радіус, м;
- щільність метала виливки у твердому стані, кг/м3;
n- коефіцієнт, що залежить від конфігурації виливки: плоскої
виливки n=0, для циліндричної n=1, для кульової n=2; ? - Час, при якому затверділа корочка товщиною?, С;
- час повного охолодження перегрітого розплаву, с.
Час повного охолодження перегрітого розплаву в піщаній формі (з урахуванням миттєвого заповнення форми розплавом) можна визначити за формулою
, (17)
де, - питома теплоємність і щільність рідкого розплаву, Дж/(кг), кг/м.
2 Розрахунок процесу затвердіння виливки
У таблиці 2 представлені вихідні дані для розрахунку
Таблиця 2 - Вихідні дані для розрахунку
№Матеріал отлівкіРазмери виливки, мм плітаціліндршар3Сілумін30x100x20030x200300295
. 1 Визначення часу повного затвердіння виливків у піщано-глинистої формі за методико...
