Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ ЛИТЬЕ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА АК7ч (A356) В ФОРМЫ ИЗ ХОЛОДНО ТВЕРДЕЮЩИХ СМЕСЕЙ

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-5-

Аннотация

Экспериментально определены температурные поля в литейной форме в процессе охлаждения отливки, которые сравнивались с результатами компьютерного моделирования в программе ProCast. Определён коэффициент теплопередачи от отливки к форме iHTC (interface Heat Transfer Coefficient) при получении цилиндрической отливки из алюминиевого сплава АК7ч (А356) в разовую форму из холоднотвердеющей смеси на фурановом связующем. Установлено, что использование свойств, заложенных в базе данных программы ProCast, позволяет получать распределение температуры в форме, отличное от экспериментального менее чем на 20°С. При этом значение коэффициента теплопередачи, дающее такой результат, находится в достаточно широком интервале. В данной работе оптимальные значения коэффициента теплопередачи были определены на уровне h1=900 Вт/м2К (выше температуры ликвидуса сплава) и h2=600 Вт/м2К (ниже температуры солидуса сплава). Однако, изменение коэффициента теплопередачи в интервале h1=900-1200 Вт/м2К и h2=500-900 Вт/м2К практически не влияет на величину получаемой ошибки, и она остаётся в пределах ~22°С. В то же время использование упрощённого подхода, когда задаётся постоянная величина коэффициента теплопередачи тоже возможно. Экспериментально подтверждено изменение коэффициента теплопередачи по высоте цилиндрической отливки, связанное с различной величиной металлостатического давления, действующего на возникающую корку в отливке во время её затвердевания.

Об авторах

Вячеслав Евгеньевич Баженов
Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Россия
старщий преподватель кафедры технологии литейных процессов; SPIN:8961-4851; ResID: K-9978-2013.


Андрей Вадимович Колтыгин
Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Россия
доцент кафедры технологии литейных процессов


Юрий Всеволодович Целовальник
Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Россия
студент кафедры технологии литейных процессов


Список литературы

1. Тихомиров М.Д. Сравнение тепловых задач в системах моделирования литейных процессов "Полигон" и ProCast // Компьютерное моделирование литейных процессов: Сборник трудов. Вып. 2. СПб.: ЦНИИМ, 1996. С. 22.

2. Тихомиров М.Д. Моделирование тепловых и усадочных процессов при затвердевании отливок из высокопрочных алюминиевых сплавов и разработка системы компьютерного анализа литейной технологии: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург: СПбГПУ, 2004

3. Боровков А.И., Бурдаков С.Ф., Клявин О.И., Мельникова М.П., Михайлов А.А., Немов А.С., Пальмов В.А., Силина Е.Н. Компьютерный инжиниринг: учеб, пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та; 2012. 93 с.

4. Wang D., Zhou C., Xu G., Huaiyuan A. Heat transfer behavior of top side-pouring twin-roll casting // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214. P. 1275-1284.

5. Griffiths W.D., Kawai K. The effect of increased pressure on interfacial heat transfer in the aluminium gravity die casting process // Journal of Materials Science. 2010. Vol. 45. Is. 9. P. 2330-2339.

6. Sun Z., Hu H., Niu X. Determination of heat transfer coefficients by extrapolation and numerical inverse methods in squeeze casting of magnesium alloy AM60 // Journal of Materials Processing Technology. 2011. Vol. 211. P. 1432-1440.

7. Nishida Y., Droste W., Engler S. The Air-Gap Formation Process at the Casting-Mold Interface and the Heat Transfer Mechanism through the Gap // Metallurgical Transactions B. 1986. Vol. 17B. P. 833-844.

8. Bouchard D., Leboeuf S., Nadeau J.P., Guthrie R.I.L., Isac M. Dynamic wetting and heat transfer at the initiation of aluminum solidification on copper substrates // Journal of Materials Science. 2009. Vol. 44. Is. 8. P. 1923-1933.

9. Lu S.-L., Xiao F.-R., Zhang S.-J., Mao Y.-W., Liao B. Simulation study on the centrifugal casting wet-type cylinder liner based on ProCAST // Applied Thermal Engineering. 2014. Vol. 73. P. 512-521.

10. Chen L., Wang Y., Peng L., Fu P., Jiang H. Study on the interfacial heat transfer coefficient between AZ91D magnesium alloy and silica sand // Experimental Thermal and Fluid Science. 2014. Vol. 54. P. 196-203.

11. Palumbo G., Piglionico V., Piccininni A., Guglielmi P., Sorgente D., Tricarico L. Determination of interfacial heat transfer coefficients in a sand mould casting process using an optimised inverse analysis // Applied Thermal Engineering. 2015. Vol. 78. P. 682-694.

12. Zhang L., Li L., Ju H., Zhu B. Inverse identification of interfacial heat transfer coefficient between the casting and metal mold using neural network // Energy Conversion and Management. 2010. Vol. 51. P. 1898-1904.

13. Sutaria M., Gada V.H., Sharma A., Ravi B. Computation of feed-paths for casting solidification using level-set-method // Journal of Materials Processing Technology. 2012. Vol. 212. P. 1236-1249.

14. Baghani A., Davami P., Varahram N., Shabani M.O. Investigation on the Effect of Mold Constraints and Cooling Rate on Residual Stress During the Sand-Casting Process of 1086 Steel by Employing a Thermomechanical Model // Metallurgical and Materials Transactions B. 2014. Vol. 45. P. 1157-1169.

15. Bertelli F., Cheung N., Garcia A. Inward solidification of cylinders: Reversal in the growth rate and microstructure evolution // Applied Thermal Engineering. 2013. Vol. 61. P. 577-582.

16. Martorano M.A., Capocchi J.D.T. Heat transfer coefficient at the metal-mould interface in the unidirectional solidification of Cu-8%Sn alloys // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2000. Vol. 43. P. 2541-2552.

17. Griffiths W.D. A model of the interfacial heat-transfer coefficient during unidirectional solidification of an aluminum alloy // Metallurgical and Materials Transactions B. 2000. Vol. 31B. Is. 2. P. 285-295.

18. Midea T., Shah, J.V. Mold Material Thermophysical Data // AFS Transactions. 2002. Vol. 110. P. 121-136.

19. Yu K-O. Modeling for Casting and Solidification Processing. New York: CRC Press, 2001.

20. Bakhtiyarov S.I., Overfelt R.A., Teodorescu S.G. Electrical and thermal conductivity of A319 and A356 aluminum alloys // Journal of Materials Science. 2001. Vol. 36. P. 4643-4648.

21. Bencomo A.I.; Bisbal R.I.; Morales R. Simulation of the aluminum alloy A356 solidification cast in cylindrical permanent molds // Revista Matéria. 2008. Vol. 13. No. 2. P. 294-303.

22. N.A. El-Mahallawy, A.M. Assar. Metal-mould heat transfer coefficient using end-chill experiments // Journal of Materials Science Letters. 1988. Vol. 7. P. 205-208.


Дополнительные файлы

1. Bazhenov_abstract
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (28KB)    
Метаданные
2. Bazhenov_agreement
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (1MB)    
Метаданные
3. Bazhenov_author
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (25KB)    
Метаданные
4. Bazhenov_conclusion
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (471KB)    
Метаданные
5. Bazhenov_figures
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (1MB)    
Метаданные
6. Bazhenov_for_eng_article
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (37KB)    
Метаданные
7. fig. 1
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (563KB)    
Метаданные
8. fig. 2
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (31KB)    
Метаданные
9. fig. 3а
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (22KB)    
Метаданные
10. fig. 3б
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (17KB)    
Метаданные
11. fig. 3в
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (21KB)    
Метаданные
12. fig. 4а
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (20KB)    
Метаданные
13. fig. 4б
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (22KB)    
Метаданные
14. fig. 4в
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (15KB)    
Метаданные
15. fig. 5а
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (21KB)    
Метаданные
16. fig. 5б
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (20KB)    
Метаданные
17. fig. 6а
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (20KB)    
Метаданные
18. fig. 6б
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (23KB)    
Метаданные
19. fig. 6в
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (23KB)    
Метаданные
20. fig. 7
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (16KB)    
Метаданные
21. fig. 2
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (92KB)    
Метаданные
22. fig. 3а
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (84KB)    
Метаданные
23. fig. 3б
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (72KB)    
Метаданные
24. fig. 3в
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (88KB)    
Метаданные
25. fig. 4а
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (76KB)    
Метаданные
26. fig. 4б
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (84KB)    
Метаданные
27. fig. 4в
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (65KB)    
Метаданные
28. fig. 5а
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (63KB)    
Метаданные
29. fig. 5б
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (63KB)    
Метаданные
30. fig. 6а
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (71KB)    
Метаданные
31. fig. 6б
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (77KB)    
Метаданные
32. fig. 6в
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (77KB)    
Метаданные
33. fig. 7
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (64KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Баженов В.Е., Колтыгин А.В., Целовальник Ю.В. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ ЛИТЬЕ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА АК7ч (A356) В ФОРМЫ ИЗ ХОЛОДНО ТВЕРДЕЮЩИХ СМЕСЕЙ. Известия вузов. Цветная металлургия. 2016;(5). https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-5-

For citation:


., ., . . Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy. 2016;(5). https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-5-

Просмотров: 65


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)