Розмір шрифту: 

Удосконалення процесів виготовлення ливарних стрижнів і форм залежить від їх теоретичного обґрунтування. Одним з найбільш важливих і найменш вивчених процесів є теплова взаємодія виливків із формою. Основними питаннями, які підлягають вивченню, є максимальні та середні температури прогрівання ливарних стрижнів у різних шарах, швидкість кристалізації та охолодження виливків до заданої температури.      Розроблення нових зв’язувальних компонентів для стрижневих сумішей, яке проводиться в лабораторії кафедри ливарного виробництва НТУУ «КПІ», має на меті підвищення якості та розмірної точності виливків із залізовуглецевих сплавів. До номенклатури виливків входять відносно нетехнологічні одиниці: циліндричні заготовки довжиною 200 мм та товщиною стінки 4 мм із внутрішніми діаметрами 16 та 22 мм. Дані виливки мають виготовлятися із складнолегованої жаростійкої сталі та використовуватися як деталі теплоенергетичних установок. Отримання цих виливків обмежується такими факторами як рідкотекучість сталі та робочі властивості стрижневої суміші.     Технологія виготовлення стрижнів має передбачати їх високу термічну стійкість, податливість та хорошу вибиваємість. Для аналізу реальних умов роботи таких стрижнів необхідно провести відповідні розрахунки. Метою наших розрахунків є визначення тривалості твердіння виливків, температури нагрівання поверхні стрижня та максимальної температури, яка досягається в центрі стрижня. Отримані дані дають змогу спрогнозувати необхідні властивості стрижня.      Для отримання виливків із сталі використовують в основному кварцові і цирконові наповнювачі. Тому розрахунки проведені для стрижнів, які містять обидва з них. Як об’єкт розрахунку був вибраний внутрішній стрижень для виливка довжиною 200 мм, товщиною стінки 4 мм та внутрішнім діаметром 22 мм із сталі 30Х25Ю2ТЛ. Заливання форми проводиться при 1580 ?С.      На першому етапі визначили тривалість твердіння виливка та його охолодження у формі до 1000 ?С за формулами проф. Г.Ф. Баландіна. Після цього проводили розрахунок прогрівання стрижня на різній глибині за методом Стефана-Шварца. Значення коефіцієнту твердіння, необхідне для обчислень, визначили теоретично, а також непрямим методом, виходячи із попередньо отриманого часу твердіння. Зміну температури розрахували, використовуючи інтеграл ймовірності Гауса, для стрижня на глибині 1 мм (поверхневий шар), 5,5 мм та 11 мм (центральна зона стрижня). Отримані результати для стрижнів із кварцовим та цирконовим наповнювачами представлені на рис. 1 (а, б).     Встановлено, що стрижні, незалежно від використаного наповнювача, прогріваються до невисоких температур. Це пояснюється достатньо швидким твердінням виливка через його тонкі стінки. Тому висока термічна стійкість не є необхідною, і стрижень може бути виготовлений навіть із органічним зв’язувальним компонентом. Але в свою чергу такий стрижень, термодеструкція якого не відбудеться, буде важко видалити із виливка при вибиванні. Через це перевагу слід віддати неорганічним зв’язувальним компонентам, які забезпечують хорошу вибиваємість стрижня. Як альтернатива можуть бути застосовані водорозчинні зв’язувальні компоненти.     Для забезпечення повного заповнення форми розплавом сталі краще використовувати стрижень на основі кварцового наповнювача, який у порівнянні з цирконом, має меншу теплоакумулювальну здатність.