Аналітичний розрахунок параметрів теплової взаємодії ливарних форм і стрижнів з виливками
DOI:
https://doi.org/10.20535/2519-450x.6.2015.63196Анотація
Теплова взаємодія форми з виливком залишається актуальним питанням для наукових досліджень, в тому числі в галузі математики. Це зумовлено тим, що на сьогодні всі методи визначення температур та теплових полів у формах і виливках базуються на ряді наближень і припущень, які віддаляють результати розрахунків від реальності.
Наприклад, для вибору оптимального зв’язувального компонента для стрижневої суміші необхідно точно знати теплові умови роботи стрижня. Ряд комп’ютерних програм моделювання ливарних процесів дають змогу отримати ці результати, але з недостатньою точністю. Ця невизначеність призводить до помилкового вибору технологічного процесу виготовлення стрижнів, зниження якості або браку литва. Тому необхідним є уточнення параметрів теплової взаємодії форми і стрижня розрахунковими методами.
В нашій роботі проведений розрахунок зміни температур у різних зонах ливарних стрижнів, які виконують внутрішні порожнини діаметром 50 мм у товстостінному циліндричному виливку діаметром 250 мм із вуглецевої сталі. Розрахунок проведений за методом Стефана – Шварца, початком розрахунку вважається момент завершення заливання форми, кінцем – охолодження виливка до температури 1000 оС. Отримані розрахункові дані представлені на рис. 1 для стрижня із кварцовим наповнювачем і на рис. 2 для стрижня із цирконовим наповнювачем.
1 – на відстані 1 мм від поверхні стрижня; 2 – на відстані 12,5 мм від поверхні стрижня; 3 – в центрі стрижня
Рисунок 1 – Розподіл температур в стрижні діаметром 50 мм з кварцовим наповнювачем при отриманні товстостінного сталевого виливка
1 – на відстані 1 мм від поверхні стрижня; 2 – на відстані 12,5 мм від поверхні стрижня; 3 – в центрі стрижня
Рисунок 2 – Розподіл температур в стрижні діаметром 50 мм з цирконовим наповнювачем при отриманні товстостінного сталевого виливка
Застосований розрахунковий метод дає аналітичні вирішення для значень температури в будь-якій точці стрижня в будь-який момент часу. Але цей метод має ряд недоліків:
- в розрахунках використовується коефіцієнт твердіння (емпірична величина). Теоретичні і практичні значення цього коефіцієнта можуть відрізнятися у 10 разів;
- за основу розрахунку береться певне значення температури контактної зони виливок – форма, яке розраховується один раз і надалі вважається незмінним, що не відповідає дійсності;
- не враховується виділення теплоти при фазовому перетворенні (твердінні виливка);
- за розрахунком, в певний період часу температура поверхні форми може перевищити температуру поверхні виливка;
- зниження температури поверхні виливка у формулах не передбачено, тому за отриманими даними поверхня стрижня буде постійно нагріватись, як це показано на рис. 1, 2.
Очевидно, що наведена математична модель не адекватно відображає реальні процеси в стрижнях. Іншим поширеним методом для подібних розрахунків є метод кінцевих різниць. Але він потребує введення точних вихідних даних та граничних умов, які в системі виливок – форма є невизначеними.
Виходячи із проведеного аналізу постає актуальна задача розроблення аналітичної методики розрахунку параметрів теплової взаємодії, яка буде враховувати реальні процеси, що відбуваються на межі виливок – форма.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2016 Нові матеріали і технології в машинобудуванні
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Етика автора:
- Автор (або колектив авторів) несе (чи) відповідальність за новизну і достовірність результатів наукового дослідження. Автори статті повинні надавати достовірні результати проведених досліджень. Завідомо неправдиві або сфальсифіковані затвердження неприйнятні.
- Автори повинні гарантувати, що результати дослідження, викладені в поданій рукописи, повністю оригінальні.
- Запозичені фрагменти або твердження повинні бути оформлені з обов'язковим зазначенням автора та першоджерела.
- Неетичні і неприйнятні надмірні запозичення, а також плагіат в будь-яких формах, включаючи неоформлені цитати, перефразування або привласнення прав на результати чужих досліджень.
- Необхідно визнавати внесок всіх осіб, так чи інакше вплинули на хід дослідження, зокрема, в статті повинні бути представлені посилання на роботи, які мали значення при проведенні дослідження.
- Співавторами статті повинні бути вказані всі особи, які внесли істотний внесок у проведення дослідження.
- Автори не повинні надавати в журнал рукопис, яка була відправлена в інший журнал і знаходиться на розгляді, а також статтю, вже опубліковану в іншому виданні.
Етика редакції:
- Редакція несе відповідальність за оприлюднення авторських творів. При прийнятті рішення про публікацію редактор журналу керується достовірністю представлення даних і наукової значимістю даної роботи.
- Редактор повинен оцінювати інтелектуальний зміст рукописів. Виходячи з принципів конфіденційності неопубліковані дані, отримані з представлених до розгляду рукописів, не повинні використовуватися для особистих цілей або передаватися третім особам без письмової згоди автора.
- Редактор не повинен допускати до опублікування інформацію, якщо є достатньо підстав вважати, що вона є плагіатом.
Етика публікацій:
Журнал є виданням відкритого доступу. Всі статті вільні для перегляду, читання, завантаження та друку.
Матеріали приймаються українською, російською або англійською мовами і відповідно публікуються мовою оригіналу.