Тепловое взаимодействие отливки и формы

Таким образом, анализ отдельных сторон процесса формирования отливки и явлений, сопутствующих ему, позволяет установить требования к свойствам литейных сплавов и литейной формы, которые должны проявляться при затвердевании и охлаждении отливки и, соответственно, при прогреве формы. Основой такого анализа должно быть исследование теплового взаимодействия отливки и формы. [c.148]

ТЕПЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОТЛИВКИ И ФОРМЫ [c.149]

Исследование процесса затвердевания отливок в общем случае осложняется явлением переохлаждения жидкого металла перед фронтом кристаллизации и, наконец, тем, что в процессе теплового взаимодействия отливки и формы изменяются тепловые характеристики системы отливка — форма (физические константы материала, размеры и свойства зазора между отливкой и формой и т. п.). [c.150]

Если далее не учитывать изменение тепловых характеристик материала отливки и формы с температурой, как это принято в общей теории теплообмена, то с помощью системы дифференциальных уравнений гидродинамики и распростра Нения тепла поставленную задачу можно проанализировать методами теории подобия. Такой анализ поз воляет установить важные критерии теплового и гидродинамического подобия процесса формирования отливок в различных условиях литья [6]. В частности, оказывается возможным установить, что характер теплового взаимодействия отливки и формы зависит от свойств материала, заполняющего зазор между отливкой и формой, а также от величины зазора. Кроме того, интенсивность охлаждения отливки и прогрева формы однозначно определяется соотнощением величин термических сопротивлений зазора, материала отливки и формы. [c.151]

Наиболее плодотворным путем исследования процесса затвердевания отливок в тех или иных условиях литья следует считать создание упрощенных частных моделей процесса теплового взаимодействия отливки и формы, отвечающих конкретным условиям технологии. [c.152]

Малая интенсивность теплового взаимодействия отливки и формы [c.153]

Современное учение о тепловом взаимодействии отливки и формы позволяет довольно простыми средствами оценить ширину пористой зоны отливки в зависимости от технологических параметров процесса литья и свойств сплава. Для этого перепишем уравнение (21) затвердевающей плоской отливки в следующем виде [c.168]

Для управления процессом формирования отливки надо располагать теорией, которая правильно отображала бы характер влияния всех основных факторов на ход процесса затвердевания. Необходимые теоретические знания можно получить на основе анализа процесса теплового взаимодействия отливки и формы. Анализ процесса теплообмена мы начнем с общего описания явления. [c.404]

Таким образом, интенсивность теплового взаимодействия отливки и формы характеризуется двумя значениями критерия К — для отливки и для формы. Оба значения независимы друг от друга [c.406]

Как известно, формирование основных свойств отливки обусловлено охлаждением отливки в форме в свою очередь, стойкость формы зависит от величины термических напряжений и температуры формы, которые обусловлены характером прогрева ее. Следовательно, время выдержки отливки в форме определяется скоростью охлаждения отливки до заданной температуры в данных условиях теплового взаимодействия отливки и формы. [c.146]

Второй и третий разделы теории формирования отливок в данной главе не рассмотрены. Это определилось стремлением автора и редакторов монографии четко и в доступной форме изложить тепловое взаимодействие отливки и литейной формы, так как в основе процесса формирования отливки лежат тепловые явления и, следовательно, протекание его обусловлено изменением теплового состояния отливки, т. е. охлаждением ее в той или иной форме. [c.145]

Даже поверхностный анализ структуры процесса формирования отливки приводит к выводу, что все эти явления есть результат развития теплового, силового и физико-химического взаимодействия отливки и формы. В основе процесса формирования отливок в целом лежат тепловые явления. [c.147]

Ускорить аккумуляцию тепла отливки можно, применяя в контактной зоне формы более плотные формовочные смеси и покрытия с большим удельным весом и теплоемкостью. Следовательно, управление тепловым взаимодействием отливки с формой в начальной его стадии возможно путем изменения тепловой аккумуляции формы и покрытия. [c.60]

Процесс теплового взаимодействия между отливкой и формой заключается в отдаче отливкой форме известного количества тепла с определенной интенсивностью. [c.149]

Рис. 4. Схема температурного поля затвердевающей отливки и формы при большой интенсивности теплового взаимодействия

Влияние интенсивности прогрева кокиля на Л2 существенно сказывается в начальные моменты теплового взаимодействия. В неохлаждаемой форме почти при всех значениях В1г значение П2 падает до 1,4—1,5. Приведенные на рис. 4 результаты относятся к затвердеванию отливок в массивных кокилях Х2 для плоской отливки, Х2 Я для цилиндрической и Х2 2 [c.55]

Взаимодействие углеродных форм с отливкой. Графитовый кокиль практически инертен к цветным легкоплавким металлам и медным сплавам в условиях заливки. Однако при литье тугоплавких металлов и их сплавов интенсивность взаимодействия отливки с формой является одним из основных факторов, затрудняющих производство качественного литья. Результаты прогнозирования интенсивности и характера взаимодействия отливок из различных -металлов с углеродной формой посредством оценки свободной энергии образования карбидов, теплового и объемного эффектов образования карбида, электроотрицательности и температуры плавления металла не только не однозначны, но часто прямо противоположны результатам эксперимента и производственной практики (табл. 3). [c.193]

Формирование отливки есть результат развития взаимодействия ее с формой. Поэтому теория изучает влияние на формирование отливок свойств литейных сплавов и литейной формы, вступающих во взаимодействие с момента начала заливки расплава в форму. Теория формирования отливок рассматривает три рода взаимодействия тепловое, физико-химическое и силовое. Процессы, обусловленные каждым из этих взаимодействий, являются предметом исследования соответствующих разделов теории формирования отливок. [c.144]

При большой интенсивности охлаждения отливок термическое сопротивление формы оказывается соизмеримым с термическим сопротивлением самой отливки, т. е. температурный перепад по сечению отливки соизмерим с температурным перепадом в форме (рис. 4). Это означает, что в расчетах одновременно с распространением тепла в форме необходимо учитывать распространение тепла в отливке. Следовательно, процесс охлаждения отливки нельзя рассматривать раздельно по стадиям, так как процессы отвода теплоты перегрева жидкого металла, затвердевания и охлаждения твердой отливки будут протекать одновременно. Расчеты затвердевания и охлаждения будут более сложными, чем в рассмотренных случаях малой интенсивности теплового взаимодействия. [c.159]

Применение Для форм материалов с высокой охлаждающей способностью (меди, стали, нитрида титана, магнезита, электрокорунда), коэффициент тепловой аккумуляции которых превышает 100 ккал/м -° позволяет ограничить физико-химиче-ское взаимодействие титана с формой и получить качественные отливки. [c.105]

Высокая интенсивность теплового взаимодействия между расплавом, отливкой и пресс-формой способствует измене- [c.187]

Гидравлика литниковых систем и ее особенности. Заполнение литейной формы жидким металлом сопровождается тепловыми и физико-химическими процессами, протекающими как в жидком металле, так и на его границе с окружающей средой и формой. Степень влияния этих процессов на гидравлику литниковых систем зависит от физико-химических свойств заливаемого сплава и материала литейной формы. Чем несовершеннее литниковая система в гидравлическом отношении, тем разнообразнее возникающие в отливке дефекты металлургического происхождения, а также дефекты, которые являются результатом термического, физико-химического и механического взаимодействий металла с окружающей средой и формой. Поэтому при рассмотрении процесса заполнения литейной формы и проектировании литниковой системы к чисто гидравлическим вопросам добавляются вопросы, относящиеся не непосредственно к литниковой гидравлике, а к проблеме получения качественной отливки. [c.46]

Характер движения металла в оформляющей полости зависит от скорости впуска, соотношения толщин питателя и отливки, вязкости и поверхностного натяжения заливаемого сплава, тепловых условий его взаимодействия со стенками пресс-формы. На основе скоростных киносъемок процесса движения металла в прозрачной пресс-форме (рис. 1.8), результаты которых подробно рассмотрены в работах [6, 73], установлено, что п )и литье с малыми скоростями впуска возможно заполнение даже ламинарным потоком, со средними скоростями — сплошное турбулентное заполнение. При высоких скоростях впуска поток разбивается, заполнение становится дисперсным. Однако заполнение полости формы ламинарным, турбулентным или дисперсным потоком возможно лишь при получении образцов или отливки простой формы. [c.16]

Тепловой режим процесса формирования отливки при литье под давлением обеспечивает подвижность сплава как в период заполнения формы, так и в процессе подпрессовки. Он связан с высокой интенсивностью теплового взаимодействия жидкого металла со стенками массивной пресс-формы. [c.17]

Такие условия мы имеем при тепловом взаимодействии металлической отливки и неметаллической формы, для которых Л] > %2- [c.407]

Высокопроизводительный технологический процесс предполагает, что обеспечена безукоризненная работа литьевой машины и формы. Как показывает практика, даже самая лучшая машина дает мало пользы, если форма обладает определенным конструктивно-технологическим дефектом. Конструктор форм для литья под давлением должен принимать во внимание взаимодействие всех частей системы машина (материальный цилиндр) — литниковые каналы — форма (МЛФ). Расплав полимера, обладающий определенными гидродинамическими, реологическими и тепловыми параметрами, последовательно проходя через систему МЛФ, охлаждается в форме, обеспечивая заданное качество отливки. [c.316]

Процессы затвердевания отливки и прогрева формы при специальных способах литья отличаются многообразием теплового взаимодействия. Формы условно подразделяют на группы по интенсивности охлаждения в них отливки и прогрева самой формы. [c.52]

В процессе заливки и кристаллизации жидкого металла поверхностный слой формы (облицовка и покрытие) подвергается тепловому и гидродинамическому удару, механическому и химическому воздействию, в результате которых происходят растрескивание зерен, дегидратация и полиморфные превращения наполнителя покрытий (смесей), отвердевание плен неорганических связующих, деструкция и выгорание органических связующих и образование продуктов взаимодействия (дефектов) на поверхности и в поверхностном слое отливки. [c.91]

Тепловой режим определяет не только качество отливок, но и стойкость формы. Одна из основных причин разрушения поверхностных слоев матриц и пуансонов и появление на отливках так называемых следов разгара формы — это возникновение температурных напряжений во вкладыше. Долговечность пресс-формы, как показали результаты исследований В. Т. Рождественского, зависит от величины максимальных температурных напряжений и коэффициента линейного температурного расширения материала пресс-формы. Кроме того, она снижается из-за активного силового взаимодействия между охлаждающимся сплавом и нагревающимися рабочими частями формы. [c.17]

Наиболее важные достижения первого раздела теории — теплового взаимодействия отливки и формы — изложены в настоящей главе. В п. 2 даны анализ и методы решения важнейших задач теплообмена отливки с формой, необходимых для построения инженерных расчетов техноло- [c.144]

До1Полнительное представление о достижениях теории теплового взаимодействия отливки и формы читатель может получить из монографий в области затвердевания и охлаждения отливок — [7, 8, 11] в области кристаллизации отливок —1[3, И, 13, 20] в области охлаждения отливок и образования в них остаточных напряжений — [17]. [c.145]

При исследовании процессов затвердевания отливок и образования структур литого материала, а также процессов образования в отливках усадочных раковин, рыхлоты, усадочной и газовой пористости, химической неоднородности, неслитин, и т. п., т. е. процессов, сущность которых определяется свойствами и природой конкретных сплавов, литейная форма может раосматриваться как окружающая отливку среда, обладающая той или иной способностью отводить теплоту. Главной задачей в этом исследовании должно быть изучение законов затвердевания отливок, кинетики кристаллизации конкретных сплавов и выяснение склонности их к образованию перечисленных дефектов при различной интенсивности теплового взаимодействия отливки и формы. Цель этого исследования — определение основных параметров рациональной технологии (температуры перегрева расплава в печи, температуры заливки, режимов заполнения формы жидким металлом, режимов вентиляции формы, длительности отдельных этапов охлаждения отливки, температуры формы, материала формы и отдельных ее частей, режимов питания отливки в процессе затвердевания), а также установление требований к ряду литейных свойств сплавов (жидкотекучести, объемной и линейной усадке, склонности к образованию усадочной пористости, ликвационных зон и т. п.) с точки зрения особенностей того или иного способа литья. [c.147]

Исследование процесса затвердевания отливок с позиций рассматриваемой задачи может быть только последовательно макрофизическим, так как в основу этого исследования, как было уже отмечено выше, положено явление теплового взаимодействия отливки и формы. По этой причине без особого ущерба точности при решении задачи о затвердевании можно не учитывать переохлаждение жидкого металла перед фронтом кристаллизации и, следовательно,— что самое -существенное.— 150 [c.150]

При построении приближенных решений необходимо учитывать наиболее важные и решающие особенности процесса затвердевания в тех или иных условиях литья и, упрощая задачу, отбрасывать факторы, оказывающие незначительное влияние на окончательный результат вычислений. Наиболее систематическое исследование охлаждения отливок в различных условиях теплообмена с формой выполнено А. И. Вейником [6]. Результаты этого исследования показали, что основным требованием к частным моделям такого рода является учет наиболее характерной черты процесса теплового взаимодействия отливки и формы — интенсивности теплообмена. Этот путь является самым простым, позволяющим легко получить необходимые для анализа и, в дальнейшем, для расчета затвердевания количественные соотношения между параметрами конкретной технологии. Естественно, что этот путь страдает существенным недостатком — отсутствием необходимой общности полученных результатов. [c.152]

Однако анализ способов литья показывает, например, что для литья в неметаллические и в окрашенные изнутри металлические формы характерна малая интенсивность охлаждения отливки. Если эту черту процесса теплового взаимодействия отливки и формы отразить в упрощенной модели, то без особых затруднений, как показал А. И. Вейник [c.152]

Приведенные выше исследова1Ния процесса затвердевания и охлаждения отливок в песчаных формах и кокилях следует рассматривать как примеры, иллюстрирующие необходимость соответствия исследовательского аппарата характеру рассматриваемых задач и конкретным целям практических расчетов. Заметим, что в отличие от известных способов расчета выше ни в одно1М случае не был использован аппарат анализа бесконечно малых. Это удалось получить в результате анализа процесса теплового взаимодействия отливки и формы на основе модели малой интенсивности охлаждения отливки. [c.158]

Уравнения (19) и (20) являются наиболее общими и охватывают случаи охлаждения с любой интенсивностью теплового взаимодействия отливки и формы. Однако для расчетов необходимо знать распределение температуры в расплаве, в твердой корке и в форме в виде функций (х, т), tl(x, т) и 2(х, т). Поэтому црактические расчеты с помощью уравнений (19) и (20) возможны, если указанные функции выбраны исходя из тех или иных соображений. Наиболее плодотворным является предложенный А. И. Вейником способ, в котором темнературные поля описываются параболами порядка п [см. формулу (7)]. Точность получаемых формул может быть повышена путем специального выбора показателя п на основе опытов [7]. [c.160]

Анализ формулы (31) позволяет указать два реальных пути получения тонкостенных отливок. Первый путь — использование эвтектических или близэвтектических сплавов, т. е. сплавов, обладающих минимальным интервалом кристаллизации (например, сплавов алюминия АЛ2, АЛ4, АЛ9 и т. п.). Второй путь — резкое повышение В1 — интенсивности теплового взаимодействия отливки с формой. Это возможно при литье в неокрашенную изнутри чисто обработанную металлическую форму слой окислов на поверхности таких форм имеет р = 7000 ч-9000 вт1 м -град). Здесь возникает серьезная трудность заполнения формы, преодолеть которую удается лишь использованием способа литья под давлением. Ряд зарубежных фирм, имеющих машины большой мощности, уже отливают таким способом тонкостенные отливки значительных габаритов. [c.170]

В условиях высоких температур (Гп=1500°С) продукты взаимодействия образуются в результате химических реакций с участием газовой фазы, состав которой зависит от исходных материалов покрытий и смесей формы и может включать О2, Нг, Н2О, СО2, СО, NHa, N2, SO2, H2S, СН4 и др. Источниками поступления газов в контактную зону отливки и формы являются жидкий металл, органические и неорганические связующие, химически нестойкие наполнители, а также воздух и вода, адсорбированные поверхностью. Удаление воды из контактной зоны формы возможно только путем предварительной тепловой и химической обработки исходных материалов и покрытий форм. Температура выделения воды из неорганических материалов зависит 01 типа воды при 200—550° С выделяется кристаллизационная вода, при 300—500° С — адсорбционная, при 300—1300° С — конституционная, при 110° С — гигроскопическая и при 105° С — капиллярно-гравитационная. Вода, выделяющаяся при пиролизе и термодеструкции органических связующих, поступает в зону контакта в большинстве случаев в течение почти всего периода формирования отливки СвНюОа- БНгО+бС [c.97]

Отличительные особенности литья в кокиль состоят в том, что формирование отливки происходит в условиях интенсивного теплового взаимодействия с литейной формой, т.е. залитый металл и затвердевающая отливка охлаждаются в кокиле с большей скоростью, чем в песчаной форме кокиль практически не податлив и более интенсивно препятствует усадке отливки, что затрудняет извлечение ее из кйкиля, а также может приводить к короб-ленщо и трещинам в отливках кокиль газонепроницаем, а газотворная способность его минимальна и определяется в основном составами теплозащитных покрытий, наносимых на рабочую поверхность кокиля физико-химическое взаимодействие отливки и кокиля минимально. [c.183]

Изменение термического состояния отливки определяется условиями ее теплового взаимодействия с окружающей средой. Роль окружающей среды по отношению к отливке играет форма. Поэтому изменение термическогск состояния отливки по существу своему обусловлено соответствующими геометрическими и теплофизическими свойствами формы. Рациональный выбор этих свойств является основным средством воздействия на ход процесса затвердевания отливки. [c.404]

Поток жидкого металла оказывает тепловое и механическое воздействие на форму, размывая и разрушая ее в виде трещин. Большое значение для качества и шероховатости поверхности отливок имеет способ подвода металла к полости формы. Струя металла должна вливаться в форму без ударов, плавно по касательной к поверхности. При механическом взаимодействии металла с формой и разрушении ее поверхности образуется механический пригар — неровности на поверхности отливки в связи с прониканнем металла в поры и мелкие трещины формы. [c.197]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...