- •1.1. Краткая теория
- •Схемы процесса направленной кристаллизации
- •1.2. Определение скорости кристаллизации металла в форме
- •1.4. Порядок выполнения работы
- •1.5 Порядок оформления отчета
- •2.6. Проверьте уровень вашей подготовки и усвоения материала.
- •Практическая работа №2. Расчет температурных полей в литейной форме
- •1. Краткая теория
- •2. Определение температурных полей в форме при граничных условиях первого рода.
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Порядок оформления отчета
- •5. Проверьте уровень вашей подготовки и усвоения материала.
- •Практическая работа № 3 расчет времени нагрева заготовки до заданной температуры
- •1. Краткая теория
- •2. Расчет времени, необходимого для нагрева поверхности тела определенной геометрической формы до заданной температуры.
- •3. Расчет температуры центра тела в заданные моменты времени
- •4. Выполнение работы и содержание отчета
- •5. Вопросы для проверки уровня теоретической подготовки к работе.
- •Практическая работа № 4 расчет тепловой изоляции для нагревательных устройств при производстве новых материалов
- •4.1. Теоретическая часть.
- •4.2. Порядок выполнения работы.
- •4.3. Отчет должен содержать:
- •Практическая работа №5 получение заготовок методами порошковой металлургии
- •5. 1. Производство металлических порошков
- •5.2. Свойства порошков и методы их контроля
- •5.3. Формование металлических порошков
- •5. 4. Спекание
- •Окончательная обработка порошковых изделий
- •Выполнение работы
- •Физические свойства некоторых материалов
- •Теплофизические свойства формовочных и стержневых смесей
- •Теплофизические свойства некоторых металлов и сплавов
- •Физические свойства некоторых жидкостей и газов
- •Интеграл ошибок Гауса erf(z)
- •Теплопроводность некоторых припылов
- •Степени черноты некоторых материалов
1.2. Определение скорости кристаллизации металла в форме
Одним из основных параметров технологического процесса литья является скорость вытягивания формы из зоны действия печи подогрева. Значение этого параметра осуществляется по значению скорости кристаллизации металла в полости формы при обязательном соблюдении условия wкр > wвыт
1.2.1. Экспериментальное определение скорости кристаллизации
Схема проведения эксперимента представлена на рис.1.7. На водоохлаждаемый кристаллизатор устанавливается нагретая до температуры на 50-100С выше температуры ликвидуса сплава песчано-глинистая форма. После этого в форму опускается щуп из тонкой поволоки и помощью указателя и линейки определяется нулевой уровень. Затем в форму заливается металл. В результате одностороннего теплоотвода затвердевание происходит от холодильника, и фронт кристаллизации определяется в виде горизонтальной площадки, поднимается со скоростью, соответствующей интенсивности теплоотвода. Скорость продвижения фронта кристаллизации определяется с помощью щупа через каждые 10-15 сек путем постукивания по растущей корочке металла и определения уровня затвердевания металла с помощью линейки. Замеры ведутся до момента появления бокового теплоотвода за счет охлаждения формы (практически 7-10 мин.). Вид сплава, температуры формы и заливки задаются преподавателем. После окончания эксперимента строится график нарастания твердой корки металла.
1.2.2. Теоретический расчет скорости кристаллизации
Расчетная формула для определения скорости кристаллизации имеет вид:
где х - толщина твердой корки (м);
bф - коэффициент теплоаккумулирующей способности формы (в данном случае это материал кристаллизатора - латунь), Вт/м град сек -1/2;
- время (сек);
- плотность жидкого металла (кг/м3);
сж - удельная теплоемкость жидкого металла (Дж/кгград);
tж = tзал-tлик
tзал - температура заливки, С;
tлик - температура ликвидуса сплава, С;
L - скрытая теплота кристаллизации (Дж/кг);
ф - относительная температура формы ( ф = tпов- tнф).
tпов - температура поверхности, определяемая по формуле:
Рис.1.7. Схема экспериментального определения скорости
кристаллизации
(13)
bм - тепловая активность расплавленного металла (Вт/м2 град сек -1/2)
bф - тепловая активность формы
, (14)
где ф и м - теплопроводность формы и расплава, Вт/(м К);
сф и см - удельная теплоемкость формы и расплава, Дж/(кг К);
ф и м -плотность формы и расплава, кг/м3.
Все необходимые данные можно найти в приложении настоящего пособия.
Таким образом, подставляя в формулу различные значения можно рассчитать х и построить график нарастания корочки твердого металла.
1.4. Порядок выполнения работы
Группа студентов (2-4 человека) последовательно выполняет экспериментальную и теоретическую расчетную части работы. При двух разных значениях температуры кристаллизатора рассчитайте скорости кристаллизации (по формуле 12) металла в форме. Проведите эксперимент и определите экспериментальные значения скорости кристаллизации. Сравните расчетные и экспериментальные значения.