Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf

Скачать файл (25,58Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 164

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

принять tKp, равную	температуре		солидуса tCOA; если сплавы
имеют перитектическое превращение, то
	/	ІлиК	Ісол
		2	"
Значения tMK и ісол	для некоторых		высоколегированных сталей

аустенитного класса приведены в работе [22]. Кроме того, темпера туры ликвидуса и солидуса могут быть найдены непосредственно по кривой охлаждения отливки, которую необходимо снимать для определения времени кристаллизации. Единственной величиной,

требующей экспериментального опре

деления,

является

время

полного

затвердевания т,

для

которого необ

ходимо

получить

кривую

охлажде

ния отливки и определить горизон

тальный

участок

кривой

(в

случае

кристаллизации

сплава —

участок

между двумя точками

перегиба,

со

ответствующими

температурам

лик

видуса

солидуса),

т. е. продолжи

тельность кристаллизации. При

сня

тии кривой охлаждения отливки и

при определении

коэффициента

тем

пературопроводности

а%

термопары

Рис. 84. Схема установки термо

располагают

так,

как

показано на

пар 2 при

снятии

кривой охла

рис. 84. Термопара должна

находить

ждения отливки и

определения

ся на

поверхности

отливки,

однако

коэффициента а2 формы 1

при b2

<С blt

что имеет место в нашем

случае, допустимо располагать ее также в

центре

отливки.

Для

определения коэффициента

а2

необходимо

рассмотреть

температурное поле формы. Как известно, температура

плоского

тела при большой интенсивности теплообмена описывается критериальным уравнением

											(69)
где	# 0
	$	~	?кр	^>	температура		формы		в точке,	находящейся
	і	— текущая			температура		формы		в точке,	находящейся
			на расстоянии х от поверхности отливки, в °С;
	Fo	=~Щ		критерий		Фурье;
	Х2—		толщина		стенки	формы	в	м;		мг1ч.
	а 2	— коэффициент температуропроводности в								мг1ч.
	Для	определения коэффициента а2						необходимо построить			экс
периментальную					кривую	изменения температуры				формы	(t)
в точке, расположенной на расстоянии х									от поверхности отливки.
Термопара в форме должна находиться на небольшом										расстоянии
от	поверхности			отливки (до 10 мм),				так	как при большем		рас-

стоянии х температура формы к моменту затвердевания отливки не успеет подняться на сколько-нибудь заметную величину, и поэтому точность эксперимента будет недостаточной. Особое вни мание нужно уделять точности замера величины х.

При расчете а а можно воспользоваться любым значением тем пературы t, отвечающим меньшему отрезку времени, чем время полного затвердевания отливки т. Для этого значения t находят

критерий	(относительную	температуру)
		— =	і к	р ~ і .	(70)
		•бо	tKp	— Іф
Затем	по найденному	-X— и выбранному			определяют кри-

терий Fo по табл. 24.

Зная величину критерия Fo, нетрудно вычислить коэффициент

температуропроводности	по формуле
	«2 = ^ F o .	(71)
Если при расчете а 2	отношение -т^—, найденное	из опыта, не
совпадает с данными, имеющимися в таблице, то размер Х2 можно

выбирать призвольно, с тем чтобы получить нужное отношение. Такая «подгонка» размера Х 2 является вполне законной, потому что в течение интересующих нас отрезков времени (при малых Fo) форма успевает прогреться на незначительную глубину, а осталь

ная часть формы

практически

не влияет

на

ход процесса. Влия

ние толщины

стенки

формы Х 2

начинает

сказываться только

при

F o > 0 , l ,

что

на

практике

почти

не встречается.

По

значениям

констант

и а 2

нетрудно

найти

величину

ко

эффициента теплопроводности X,

используя

формулы (63)

(64):

К =

Va2.

Для

определения

удельной

теплоемкости

с 2

нужно

знать

объемную

плотность

материала формы -у г-

Объемную плотность

находят

простым

взвешиванием

измеренного

образца,

взятого

из формы; если прочность смеси недостаточна, то образец можно взять с помощью заостренной с наружной стороны тонкостенной трубки, погружаемой в нужное место формы. При этом внутрен ние размеры трубки позволяют судить об объеме взятого образца.

Удельную теплоемкость рассчитывают по формулам

10 Я . И . Медведев

145

Таблица 24

	Значение относительной температуры -г— для различных
	критериев	Фурье	Fo и отношений -^г			[27]
					2
			Ф	X
				X	2
Fo				Л	2
	0,1	0,2	0,3		0,4	0,5	1.0
0,001	0,975	1,000	1,000		1,000	1,000	1,000
0,002	0,886	0,998	1,000		1,000	1,000	1,000
0,003	0,803	0,990	1,000		1,000	1,000	1,000
0,004	0,736	0,975	0,999		1,000	1,000	1,000
0,005	0,682	0,955	0,997		1,000	1,000	1,000
0,006	0,638	0,932	0,994		1,000	1,000	1,000
0,007	0,602	0,909	0,989		0,999	1,000	1,000
0,008	0,571	0,886	0,982		0,998	1,000	1,000
0,009	0,544	0,864	0,975		0,997	1,000	1,000
0,010	0,521	0,843	0,966		0,995	1,000	1,000
0,011	0,500	0,823	0,957		0,993	0,999	1,000
0,012	0,481	0,803	0,947		0,990	0,999	1,000
0,013	0,465	0,785	0,937		0,987	0,998	1,000
0,014	0,450	0,768	0,927		0,983	0,997	1,000
0,015	0,436	0,752	0,917		0,979	0,996	1,000
0,016	0,424	0,736	0,906		0,975	0,995	1,000
0,017	0,412	0,721	0,896		0,970	0,993	1,000
0,018	0,401	0,707	0,886		0,965	0,992	1,000
0,019	0,393	0,695	0,877		0,960	0,990	1,000
0,020	0,383	0,682	0,866		0,955	0,988	1,000
0,040	0,277	0,521	0,711		0,843	0,923	0,999
0,050	0,248	0,472	0,657		0,794	0,886	0,997
0,060	0,227	0,436	0,614		0,752	0,851	0,992
0,080	0,198	0,383	0,547		0,682	0,788	0,975
0,100	0,177	0,345	0,498		0,629	0,736	0,949
0,150	0,144	0,284	0,414		0,531	0,633	0,864
0,200	0,124	0,244	0,358		0,462	0,553	0,772
0,300	0,095	0,188	0,276		0,357	0,430	0,607
0,400	0,074	0,147	0,215		0,279	0,336	0,474
0,500	0,058	0,115	0,168		0,218	0,262	0,371
0,600	0,045	0,090	0,132		0,170	0,205	0,290
0,700	0,035	0,070	0,103		0,133	0,160	0,226
0,800	0,028	0,055	0,080		0,104	0,125	0,177
0,900	0,022	0,043	0,063		0,081	0,098	0,138
1,000	0,017	0,033	0,049		0,063	0,076	0,108

Таким образом, все теплофизические характеристики формо вочных смесей оказываются определенными.

Теплопроводность Я и удельная теплоемкость с материалов не являются постоянными и изменяются с температурой. Следова тельно, с соответствии с формулой (63) величина Ь% будет также изменяться при изменении температуры. Определяемые экспери ментально коэффициенты b2 являются усредненными для неко торого интервала температур в слое формовочной смеси толщи-

ной	Х2	для отливки	данной толщины		из	данного	сплава;	этот
слой	непосредственно		соприкасается	с затвердевающим металлом
и влияет		на процесс кристаллизации отливки.
На теплофизические константы Ь2 и а значительно влияет
объемная плотность			формовочных	материалов у 2 ,			которая	для
заданного состава смеси зависит только от степени							уплотнения.
При	изменении у2 меняются А,2 и с2 . В				результате		весьма суще
ственно		изменяются	коэффициенты	Ь2	и	а 2 .
По данным И. Б. Куманина, при одной и той же температуре
зависимость коэффициента Ъ2 от пористости						смеси имеет вид		кри

вой с минимумом: сначала Ь2 уменьшается с ростом пористости, так как уменьшается истинная теплопроводность смеси, а затем — повышается за счет резкого увеличения радиации. При этом чем выше температура, тем меньше пористость, при которой наблю дается начало подъема Ь2. Так, в случае заливки песчано-гли- нистой формы армко-железом Ь2 начинает увеличиваться при пористости более 35%; в случае заливки алюминием Ь2 продол жает уменьшаться даже при пористости 50%.

Следовательно, при оценке или определении теплоаккумулирующей способности формовочных материалов необходимо ука зывать и учитывать пористость смеси или степень ее уплотнения. Аналогичное влияние пористость смеси должна оказывать и на другие теплофизические константы формовочных материалов.

Метод определения объемной плотности был рассмотрен выше, средняя плотность смеси может быть подсчитана по правилу

аддитивности. В		табл. 25		приведена	плотность некоторых			наи
более	распространенных			формовочных		материалов.
							Таблица		25
		Плотность формовочных			материалов
		я						а
М а т е р и а л		І- £»		М а т е р и а л			М а т е р и а л	*• £«
								£ о =«
		С Д (\>			С	X щ		Л °	\
		С Д (\>			С	X щ		С х
Кварц		2,62	Хромомагнезит		3,75		Форстерит . . .	3,217
Глина	(каолинит)	2,60	Магнезит . . . .		3,5		Известняк . . .	2,7
Асбест		2,60	Циркон		4,70		Жидкое стекло	2,0
Хромистый же			Оливин . .". .		3,4		(высушенное)	2,0
лезняк . . . .		4,20

Изучение теплопередачи в залитой форме значительно ослож няется при применении влажных формовочных смесей. Нагре вание влажных тел сопряжено со взаимосвязанными процессами теплообмена и массообмена [86]. Направление движения жидкости и пара в пористой среде, а также количество переносимой ими теплоты зависят от градиентов температуры и влажности, от строения системы и от формы связи влаги с твердым веществом^

10*

147

Рис. 85. Проба для определения охла ждающей способности формовочных смесей

При решении задачи необходимо было бы учитывать процессы перераспределения влаги в материале формы и, таким образом, находить суммарный тепловой эффект воздействия формы на

отливку.

Однако А. И. Вейник счи тает, что в случаях, когда нас интересует только термическое поведение отливки, вполне за кономерно определять средние (эффективные) значения кон стант, не вдаваясь в подробно сти физических явлений, про исходящих в форме. При определении теплофизических констант влажных материалов можно воспользоваться преж ними методами.

Выше были описаны методы определения теплофизических констант формовочных материа лов. Однако в некоторых слу чаях достаточно знать не абсо лютные свойства смесей, а их относительные характеристики.

Потребность в таких характеристиках может возникнуть при решении какого-либо конкретного вопроса, например при выборе облицовочной смеси для прибыли отливки, когда нужно знать только относительную охлаждающую способность смеси.

Рис. 86. К определению коэффициента скорости затвердевания

Для таких целей может быть использована шаровая техноло гическая проба (рис. 85). Полость формы диаметром 150 мм об разуется двумя пустотелыми полушаровыми стержнями толщи ной 30 мм. Снизу устанавливают термопару в защитном колпачке, сверху — стерженек из огнеупорного пористого материала. Стер женек сообщает полость усадочной раковины, образующейся в шаровой пробе, с атмосферой, что позволяет сместить кверху

усадочную раковину и обеспечить точные показания термопары, так как при этом она всегда будет окружена металлом.

Изменение температуры металла в центре шаровой пробы во времени может характеризовать как скорость затвердевания сплава, так и охлаждающую способность смеси. Эти характери стики количественно выражаются отношением длин горизонталь ных участков на кривой «время—температура» (рис. 86) эталон ной и испытуемой смеси. Но так же, как и и при определении теплофизических констант, необходимо учитывать, что получен ные на шаровой пробе относительные характеристики действи тельны для данных размеров пробы и стержней и для данного сплава, заливаемого в пробу. При изменении указанных фак торов охлаждающая способность испытуемой смеси может изме ниться непропорционально изменению охлаждающей способности эталонной смеси.

Смотрите также файлы

Минаев Г.А. Охрана труда на топографо-геодезических работах.pdf

Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции.pdf

Михно Е.П. Восстановление разрушенных сооружений.pdf

Моиз Э.Э. Геометрия.pdf

Моррисон Д. Асимметрические органические реакции.pdf

Файл: Медведев Я.И. Технологические испытания формовочных материалов.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно