Иссле дование особенностей процесса затвердевания отливки в массивной изложнице
Значительная часть свойств отливки формируется в процессе затвердевания металла, т.е. перехода его из жидкого состояния в твердое. На процесс затвердевания отливки оказывают влияние множество факторов, таких как свойства металла и формы, зазор между ними, режим течения металла, интенсивность охлаждения и др. Учет этих факторов настолько затрудняет общее решение процесса затвердевания, что большинство авторов прибегает к ряду упрощений, например, выделению частных условий литья, когда пренебрегают второстепенными факторами, оставляя решающие из них [43, 45]. В нашем случае наиболее общими признаками классификации литья являются относительные геометрические характеристики системы «отливка-зазор-форма» (рис. 3.1). Их выбор обусловлен особенностями аккумулирующей способности отдельных элементов этой системы. Аккумулирующая способность предопределяет то количество теплоты, которую приобретает тело (или потеряет) при изменении его температуры и зависит от массы тела и его теплоемкости. В работе [43] предлагается при оценке свойств отдельных элементов системы заменить точное значение аккумулирующей способности отливки, зазора и формы их массой, объемом или другими геометрическими характеристиками. В качестве определяющего размера выделим толщину цилиндрической отливки (рис. 3.2): Xx = R - r (3.1)
где R- наружный радиус отливки, м; r- внутренний радиус отливки, м.
Рисунок 3.1 - Схема распределения температур в системе «отливка-форма»
Толщину зазоров обозначим: Хпок. и Хгаз где Хпок. - толщина покрытия, м; Хгаз. - толщина газовой прослойки. Толщина стенки изложницы Х2: где Rвнешн.изл. - внешний радиус изложницы, м; r внугр.изл. - внутренний радиус изложницы, м. В нашем случае используется массивный кокиль (Х2 = 0,14 м, масса 11613 н), аккумулирующая способность которого соизмерима с аккумулирующей способностью отливки. При этом часть выделившегося тепла при затвердевании отливки будет аккумулирована изложницей, а часть потеряна в окружающую среду. При рассмотрении данной задачи вносится допущение о пренебрежении количеством теплоты, аккумулированной зазором между отливкой и формой, ввиду ее небольшой величины, при обязательном учете аккумулирующей способности изложницы и потерями тепла в окружающую среду. Особенность теплового взаимодействия системы «отливка-форма» с учетом превалирующего значения аккумулирующей способности отливки и изложницы заключается в том, что окружающей средой в данном случае для отливки является зазор, т.е. отливка отдает тепло в зазор, как в окружающую среду, а форма прогревается теплом от зазора, играющего роль окружающей среды. В этом случае процесс затвердевания отливки и прогрева изложницы можно рассматривать как два независимых процесса. Связь между температурными полями отливки и изложницы в этом случае может осуществляться через среднюю калориметрическую температуру системы tk (рис. 3.3). Значение средней калориметрической температуры (tK) определяется из уравнения теплового баланса, в котором приравнивается количество теплоты, потерянной отливкой при ее охлаждении от температуры заливки (tjM.) до температуры tk и количеством теплоты, приобретенной изложницей при ее нагреве от начальной температуры до температуры tk [43]: где G1 - масса отливки, н; G2 — масса изложницы, н; C1 - удельная теплоемкость металла отливки, Дж/кг-°С; С2 - удельная теплоемкость металла изложницы, Дж/кг-°С В реальных условиях литья внешняя поверхность изложницы охлаждается водой (или воздухом), теряя с наружной поверхности количество тепла Q0Kp.. Потери тепла изложницей в окружающую среду Q0Kp. можно определить из уравнения теплового баланса: где d3 - коэффициент теплоотдачи в окружающую среду; t 2 - температура внешней поверхности изложницы; tокр. - температура среды, окружающей изложницу; С- МИН
Рисунок 3.2 - Кривые охлаждения отливки - 1 и массивной изложницы - 2, 3 - средняя калориметрическая температура системы F2 - площадь наружной поверхности изложницы, м
Указанная температура используется для оценки затвердевания отливки и прогрева формы. Для полной оценки теплового состояния отливки и изложницы необходимо знание коэффициента теплоотдачи в зазоре, который находится с учетом термического сопротивления зазора между отливкой и изложницей. Удельный тепловой поток через зазор составит: Вт/м2 (3.13) Это выражение можно представить в преобразованном виде: Вт/м2 (3.14) Вт/м2 (3.15) где - коэффициент теплоотдачи через зазор, Вт/м -°С; - условный коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности отливки, Вт/м2-°С; - условный коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности изложницы, Вт/(м2-°С). Значение коэффициента равно /43/: Представленное выше выражение (3.12) по определению средней калоритмической температуры позволяет оценить тепловое состояние толстостенной отливки, какой в нашем случае является бочка мелющего валка, затвердевание которой осуществляется в массивной изложнице, аккумулирующая способность которой является превалирующей по сравнению с теплоотдачей в окружающую среду. Указанная способность позволяет с большой достоверностью оценить тепловое состояние отливки с учетом особенностей теплообмена в зазоре между отливкой и изложницей или термического сопротивления зазора, а также коэффициентов теплоотдачи на внешней и внутренней поверхности изложницы. С учетом полученных зависимостей представляется возможным приступить к определению продолжительности и кинетики затвердевания рабочего слоя бочки мелющих валков.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (235)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |