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
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
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»
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»
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.
Рецензия
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. Известия вузов. Цветная металлургия. 2016;(5):42-51. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-5-42-51
For citation:
Bazhenov V.E., Koltygin A.V., Tselovalnik Yu.V. Determination of heat transfer coefficient between AK7ch (A356) aluminum alloy casting and no-bake mold. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2016;(5):42-51. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-5-42-51
Просмотров:
704
Послать статью по эл. почте 