Математическое моделирование и натурное исследование процессов кристаллизации с целью получения качественных отливок

• Автор: Приходько, Ольга Георгиевна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 173 с.

1.1 Исследование затвердевания и кристаллизации сплавов

1.1.1 Закон квадратног о корня.

1.1.2 Решение частных задач кристаллизации и затвердевания.

1.1.3 Натурные исследования процесса кристаллизации

1.1.4 Анализ результатов исследований процессов затвердевания

отливок и слитков

1.2 Метод термического анализа с использованием микропроцессорных устройств

1.3 Математическое моделирование процессов затвердевания и кристаллизации.

1.4 Влияние внешних воздействий на процессы затвердевания и кристаллизации.

Глава 2. Методика исследования.

2.1 Измерительный комплекс.

2.2 Методика проведения температурных измерений на
крупногабаритных чугунных валках.
2.3 Проведение плавок в лабораторных условиях
2.4 Исследование процессов кристаллизации сплавов
2.5 Исследование влияния вибрации на процесс кристаллизации
алюминиевых сплавов
2.6 Исследование механических свойств и плотности сплавов
2.7 Исследование микроструктуры сплавов
2.8 Обработка экспериментальных данных.
Глава 3. Математические модели процессов затвердевания отливок и слитков .
3.1 Определение времени и коэффициента затвердевания отливок и слитков
3.1.1 Определение времени и коэффициента затвердевания отливок в песчаноглин истой форме.
3.1.2 Определение времени и коэффициента затвердевания отливок и слитков в металлической форме
3.2 Определение теплоты кристаллизации и теплоемкости сплава по
результатам термического анализа.
Глава 4. Результаты математического моделирования
4.1 Результаты определения теплоемкости и теплоты кристаллизации металла
4.2 Результаты определения времени и коэффициента затвердевания
4.2.1 Результаты определения времени и коэффициента
затвердевания отливок в песчаноглинистой форме
4.2.2 Результаты определения времени и коэффициента
затвердевания отливок в металлической форме.
Глава 5. Натурные исследования влияния внешнего воздействия на процесс кристаллизации сплавов
5.1 Анализ возникновения тепловых флуктуаций при фазовых переходах первого рода
5.2 Исследование теплового режима на фронте кристаллизации при затвердевании чугунных прокатных вазков.
5.3 Определение оптимальной резонансной частоты вибрации
5.4 Использование, оиытноироизводственная апробация и внедрение результатов исследований
Общие выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение
ВВЕДЕНИЕ


Дополнительный член Ь лежит в интервале от 0 до 1,3 при использовании единиц измерения секунда и сантиметр и позволяет получить хорошо согласующийся результат экспериментальных данных с теоретическими расчетами. Однако анализ показывает, что фактические условия затвердевания отливки в форме коренным образом отличаются от чех условий, которые рассматривались Ляме, Клапейроном и Стефаном. Действительно, реальная отливка представляет собой тело конечных размеров. Интенсивность теплообмена на поверхности отливки может колебаться от бесконечно малых до бесконечно больших значений. В результате температура поверхности отливки почти никогда не остается постоянной характер изменения температуры поверхности зависит от интенсивности теплообмена и конфигурации отливки интенсивность теплообмена, в свою очередь, определяется свойствами зазора, находящегося между отливкой и формой. Кроме того, распределение температуры в перегретом металле вследствие конвекции никогда не соответствует тому распределению температуры, которое имеет место в талом грунте. Все это приводит к тому, что константа затвердевания оказывается переменной величиной очень сложной природы она зависит от всего множества индивидуальных особенностей отливки и формы теплофизических коэффициентов материалов, температуры, размеров, конфигурации и т. Вследствие этого изучение процесса с помощью формулы 1 оказывается мало эффективным строю говоря, невозможным. По аналогии с решением Стефана и Ляме и Клапейрона С. Шварцем было получено новое решение задачи, относящееся к системе двух полубесконечных тел отливка форма, которые находятся в идеальном контакте одно с другим 3. Температу ра на границе соприкосновения тел все время сохраняется постоянной, условия теплообмена между отливкой и формой соответствуют бесконечно большой интенсивности. Для отливки решение С. Шварца по существу не отличается от решения Ляме и Клапейрона или Стефана. Новым в решении С. Шварца является учет влияния полубесконечной формы на процесс затвердевания отливки. Шварц сделал также попытку приближенно найти температурное поле цилиндрической формы конечной толщины, как для случая идеального контакта, так и при наличии газового зазора между отливкой и формой. Почти одновременно со Шварцем М. В гг. Ю. А. Нехендзи, Л. И. Леви, В. М. Тагеев, Б. Б. Гуляев и др. Для ряда важных металлов и сплавов, размеров слитков и отливок, материалов форм были найдены средние значения коэффициента затвердевания 5. Ч твердевания отливки в неметаллической форме выполнил Н. С2 удельная теплоемкость индекс 2 означает принадлежность к форме. Формула 4 представляет значительный практический интерес, так как даст связь между основными параметрами технологии и процессом затвердевания металла. Приближенный учет перегрева по формуле 4 оказывается точным. Поэтому Н. Н так называемый приведенный размер отливки, равный отношению объема V к площади Р, поверхности охлаждения ЯУР. Н. И. Хворинов в своих работах впервые широко использовал понятие приведенного размера отливки, имеющее большое значение при анализе процесса затвердевания металла в неметаллической форме. В г. В. М. Тагеев и Б. Б. Гуляев 2 предложил формулу, в которой количество теплоты, отводимой от слитка, принималось пропорциональным количеству теплоты кристаллизации. Ро функция от критерия Фурье, численные значения которой приведены авторами в специальных таблицах и графиках. В формуле В. М. Тагеева и Б. Б. Гуляева все основные характеристики процесса затвердевания металла перегрев расплава, интервал температур кристаллизации, интенсивность теплообмена между отливкой и формой, параметры формы, интенсивность охлаждения формы и т. А. Это затрудняет практическое использование формулы. Т. Ф. Рассел 3 воспользовался методом Т. Саито 1 и получил приближенное решение задачи для круглых и прямоугольных слитков. Теплоту кристаллизации автор рассматривает как дополнительный перегрев. Однако анализ показывает, что такой метод учета теплоты кристаллизации является недостаточно точным, так как расчетный перегрев ввиду больших значений р, возраслает очень существенно. В работах Й. Пржибыла 8 обсуждается влияние различных факторов перегрева, температуры и свойств формы и т.