Preview

Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya

Расширенный поиск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ МЕЖДУ ОТЛИВКОЙ ИЗ СПЛАВА АК7ч (A356) И ФОРМОЙ ИЗ ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩЕЙ СМЕСИ

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-5-42-51

Полный текст:

Аннотация

Коэффициент теплопередачи h определяли между цилиндрической отливкой из алюминиевого сплава АК7ч (А356) и формой из холоднотвердеющей смеси на фурановом связующем путем минимизации значения функции ошибок, отражающей разницу между экспериментальными и расчетными значениями температур в форме при заливке, затвердевании и охлаждении. Выше температуры ликвидуса сплава (617 °С) найденное значение коэффициента теплопередачи равно hL = 900 Вт/(м2·К). Ниже температуры солидуса сплава (556 °С) коэффициент hS = 600 Вт/(м2·К). Изменение величины коэффициента теплопередачи в интервалах hL = 900÷1200 Вт/(м2·К) (выше температуры ликвидуса сплава) и hS = 500÷900 Вт/(м2·К) (ниже температуры солидуса) практически не влияет на величину функции ошибок, которая остается в пределах ~22 °С. Показано, что допустимо использование упрощенного подхода, когда задается постоянная величина h = 500 Вт/(м2·К), что приводит к ошибке 23,8 °С. Экспериментально, на примере цилиндрической отливки, подтверждено изменение коэффициента теплопередачи по высоте отливки, связанное с различной величиной металлостатического давления, действующего на возникающую твердую корку отливки во время ее затвердевания, что обусловливает более плотный контакт металла и формы в нижней части отливки.

Об авторах

В. Е. Баженов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», (119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4).
Россия

канд. техн. наук, ст. препод. кафедры технологии литейных процессов НИТУ «МИСиС»



А. В. Колтыгин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», (119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4).
Россия
канд. техн. наук, доцент кафедры технологии литейных процессов НИТУ «МИСиС»


Ю. В. Целовальник
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», (119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4).
Россия
студент кафедры технологии литейных процессов НИТУ «МИСиС»


Список литературы

1. Тихомиров М.Д. Сравнение тепловых задач в системах моделирования литейных процессов «Полигон» и ProCast // Компьютерное моделирование литейных процессов: Сб. тр. 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. СПб.: 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. пос. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012.

4. Wang D., Zhou C., Xu G., Huaiyuan A. Heat transfer behavior of top side-pouring twin-roll casting // J. Mater. Process. Technol. 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 // J. Mater. Sci. 2010. Vol. 45. Iss. 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 // J. Mater. Process. Technol. 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 // Metall. Mater. Trans. 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 // J. Mater. Sci. 2009. Vol. 44. Iss. 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 // Appl. Therm. Eng. 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 // Exp. Therm. Fluid Sci. 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 // Appl. Therm. Eng. 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 Convers. Manag. 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-setmethod // J. Mater. Process. Technol. 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 // Metall. Mater. Trans. 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 // Appl. Therm. Eng. 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 // Int. J. Heat 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 // Metall. Mater. Trans. B. 2000. Vol. 31B. Iss. 2. P. 285—295.

18. Midea T., Shah J.V. Mold material thermophysical data // AFS Trans. 2002. Vol. 110. P. 121—136.

19. Yu K.-O. Modeling for casting and solidification processing. N.Y.: CRC Press, 2001.

20. Bakhtiyarov S.I., Overfelt R.A., Teodorescu S.G. Electrical and thermal conductivity of A319 and A356 aluminum alloys // J. Mater. Sci. 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. El-Mahallawy N.A., Assar A.M. Metal-mould heat transfer coefficient using end-chill experiments // J. Mater. Sci. Lett. 1988. Vol. 7. P. 205—208.


Для цитирования:


Баженов В.Е., Колтыгин А.В., Целовальник Ю.В. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ МЕЖДУ ОТЛИВКОЙ ИЗ СПЛАВА АК7ч (A356) И ФОРМОЙ ИЗ ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩЕЙ СМЕСИ. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2016;(5):42-51. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-5-42-51

For citation:


Bazhenov V.E., Koltygin A.V., Tselovalnik Y.V. Determination of heat transfer coefficient between AK7ch (A356) aluminum alloy casting and no-bake mold. Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy. 2016;(5):42-51. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-5-42-51

Просмотров: 208


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