Розмір шрифту: 

Мамишев В. А., Шинский О.И., Соколовская Л.А.

(ФТИМС НАН Украины, г. Киев)

О  ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ  ПРОЦЕССАХ  ЗАТВЕРДЕВАНИЯ И  ПЛАВЛЕНИЯ  В  ЛИТЕЙНЫХ  ТЕХНОЛОГИЯХ Основными процессами, которые существенно влияют на качество литых заготовок и производительность технологий литья являются теплофизические процессы затвердевания и последующего охлаждения отливок и слитков.

Чтобы управлять теплофизическими процессами литья, целесообразно выявить особенности теплоотдачи от затвердевающих отливок и слитков через стенки постоянных металлических форм в окружающую среду при кокильном литье, литье под давлением, центробежном литье, непрерывном литье и при отливке слитков в изложницы [1]. Необходимо также выявить особенности теплоотдачи от затвердевающих отливок во внешнюю среду через стенки неметаллических форм в условиях литья в полупостоянные графитовые формы и в одноразовые формы при оболочковом литье, литье по выплавляемым моделям, литье по газифицируемым моделям и литье в песчаные формы [1,2].

Системный анализ температурного состояния затвердевающих отливок и слитков позволяет оценить [3,4] степень изменения во времени температуры в системах отливка-форма и слиток-изложница. С этой целью сопоставляются температурные поля в отливке и форме или в слитке и изложнице.

К особенностям затвердевания отливок и слитков в условиях внешнего теплообмена относятся: неравномерный характер распределения температуры по толщине отливок или радиусу машиностроительных (кузнечных) слитков, кинетика затвердевания отливок и слитков разной геометрии и массы, ширина двухфазной зоны кристаллизации стали. В условиях суспензионного литья выявлены [4,5] теплофизические особенности затвердевания отливок и слитков и плавления микрохолодильников в окружающем их расплаве.

Так как процессы нагрева и плавления твердых добавок в жидком металле протекают в условиях внутреннего теплообмена [5], то целесообразно определить время плавления металлических гранул в окружающем расплаве     с учетом намерзания на их поверхности твердой корочки и ее расплавления.

Исследуя влияние микрохолодильников на температуру расплава, можно определить [5,6] длительность снятия иачального перегрева жидкого металла с введенными в него металлическими гранулами и среднекалориметрическую температуру расплава с частицами-микрохолодильниками.

Для ускорения процесса затвердевания крупных отливок целесообразно интенсифицировать теплоотвод от поверхности отливки в низкотемпературные песчаные формы за счёт предварительного охлаждения сухих песчаных форм до отрицательных температур (ниже 0^оС) или за счёт предварительного замораживания рабочих слоёв сырых песчаных форм. Интенсификация процессов внутреннего и внешнего тепообмена при затвердевании стальных слитков [5] позволяет ускорить теплоотвод от расплава к микрохолодильникам в жидкой сердцевине слитка и от поверхности охлаждения затвердевающего стального слитка к стенкам чугунной изложницы.

Учитывая повышенные расходы на термометрирование крупных отливок и слитков в условиях высоких температур, следует применять [5] методы математического моделирования тепловых процессов в отливках и слитках для выбора рациональных режимов их затвердевания. С этой целью получена [6] математическая постановка теплофизических задач затвердевания отливок и слитков разной геометрии и плавления твёрдых добавок. Чтобы проверить адекватность математической модели затвердевания отливок и слитков, можно учесть известные из литературы экспериментальные данные и результаты расчётов температурных полей в системах отливка-форма и слиток-изложница.

Литература:

1. Специальные способы литья: Справочник / Под. общей ред. В.А. Ефимова. – М.:

Машиностроение, 1991. – 736 с.

2. Дорошенко С.П., Дробязко В.А., Ващенко К.И. Получение отливок без пригара в песчаных формах. –  М.: Машиностроение, 1978. – 208 с.

3. Мамишев В.А. О повышении эффективности теплообмена в системе  литая заготовка-форма-окружающая среда // Металл и литьё Украины, 2012. –  № 11. – С. 31 – 35.

4. Мамишев В.А. Системное исследование реотермических процессов течения и теплообмена при кристаллизации сплавов // Процессы литья, 2015. – № 1. – С. 39 – 46.

5. Соколовская Л.А., Мамишев В.А. О математическом моделировании задач с фазовыми переходами в металлургии и литейном производстве // Процессы литья, 2009. – № 2. – С. 24 – 29.

6. Соколовская Л.А., Мамишев В.А. Теплофизическое обоснование программ расчёта

температурных полей при затвердевании слитков и крупных отливок с вводом в расплав

литой дроби // Процессы литья, 2015. – № 5. – С. 61 – 69.