Рациональное использование природных ресурсов. Содержание 1анализ и тенденции развития литья теплоэнергетического оборудования 5

• Название: Содержание 1анализ и тенденции развития литья теплоэнергетического оборудования 5
• Анкор: Рациональное использование природных ресурсов
• Дата: 26.09.2022
• Размер: 1.71 Mb.
• Имя файла: DIPLOM.doc
• Тип: Реферат; #698063
• страница: 11 из 21

5.2РАСЧЕТ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ

Используя общее решение задачи затвердевания с помощью математической модели (ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-1)-(ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-) возможно решить конкретные инженерные задачи, связанные с затвердеванием отливки.

Так, для данной отливки возможно произвести расчет ее затвердевания. Продолжительность затвердевания отливки t₃ определяем по формуле [34]:



(ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-)

где L_E - удельная теплота кристаллизации эвтектики, Дж/кг;

b₄ - коэффициент теплоаккумуляции формы, Дж/м²К×с^0,5 или Вт×с^1/2/м²К;

R₀ - приведенный размер;

Т_Е - температура эвтектики сплава, К;

r₃ - плотность отливки, кг/м³;

Т_ф - температура формы, К;

t₁ - время полного охлаждения перегретого расплава, К.



(ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-)

где С₁ - удельная теплоемкость расплава, Дж/кг×К;

r₁ - плотность расплава, кг/м³.

Т_Н = 1/2 (Т_n + Т_L), Т_н » Т_зал;
Т_Н = 1/2 (Т_зал + Т_L),

где Т_зал - температура заливки, К;

Т_L - температура ликвидуса, К.



Рис.ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-3.

На Рис.ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-3,а приведена кривая изменения скорости затвердевания тела отливки в зависимости от времени. Расчет выполнен по



(ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-)

где V_Е - температура эвтектики,

для t ³ t₁.

На Рис.ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-3, б представлено распределение линейной скорости затвердевания в теле отливки. График построен по формуле



(ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-)

при к = 0,

где l₀ = r₀ - характерный приведенный размер, равный половине толщины отливки.

Распределение скорости затвердевания неоднородно: в центре тела скорость более, чем в 2 раза меньше скорости у поверхности (Рис.ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-3). С помощью структурной диаграммы [34] по средней скорости затвердевания и скорости затвердевания у поверхности и в центре отливки, а также химическому составу чугуна (чугунный лом - тормозные колодки от железнодорожных вагонов, химический состав: Si - 1.18 %, Mn - 0.61 %, C - 3.47 %, P - 0.185 %, S - 0.083 %) и НВ = 229, определяем структуру чугуна. Судя по этой диаграмме, основной структурой данной отливки является феррит, причем концентрация его от поверхности к середине увеличивается, что и подтверждает структура реальной отливки (Рис.ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-4).



Рис.ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-4.
Эта структура является не желательной для отливки теплообменник, т.к. ферритная структура плохо работает при повышенных давлениях, в результате чего отливка дает течь. Необходимо изменить ферритную структуру на перлитную.

5.3ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ

Для приближенного инженерного решения математической модели и построения графиков скорости затвердевания и эквивалентной скорости затвердевания (Рис.ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ-3) с помощью ЭВМ, использовалась авторская программа. Программа написана на языке высокого уровня TURBO Pascal 7.0.

Результаты расчетов выведены на магнитные носители информации при помощи САПР “Аuto CAD 12”.

Исходные данные для расчета и текст программы см. приложение.