Литье

U₁=f_п*U_п/f₁,

U_п - средняя скорость в питателе,

f_п - площадь сечения питателя,

f₁ – площадь сечения в первом участке,

U₁ - средняя скорость в первом участке;

f_п=6 см²=6*10^-4 м²;

f₁=0,0012 м²;

Uп=0,59 м/с,

U₁=0,295 м/с,

К

Расчет потери перегрева  расплава при прохождении через  первый наклонный канал.

Т₂ - температура в конце второго участка,

L₂=0,052 м,

L₂ – длина второго канала,

Из рисунка 1 видно, что  площадь сечения канала S=1257,6 мм² и периметр P=178,15 мм, следовательно объем равен:

V₂=1257,6*40=50304 мм³;

S₂=178,15*40=7126 мм²;

R₂=V₂/S₂;

R₂=50304/7126=7,1 мм=0,0071 м;

R₂ ¾ приведенный размер второго участка;

V₂ — объем второго участка,

f₂ — площадь охлаждаемой поверхности второго участка,

f_п - площадь сечения питателя,

f₂ – площадь сечения в первом участке,

f_п=6 см²=6*10^-4 м²;

f₂=0,00072 м²;

Расчет потери перегрева  расплава при прохождении через  второй наклонный канал.

Т₃ - температура в конце третьего участка,

L₃=0,056 м,

L₃ – длина третьего канала,

Из рисунка 1 видно, что  площадь сечения канала S=813,78 мм² и периметр P=174 мм, следовательно объем равен:

V₃=813,78*40=32551,2 мм³;

S₃=174*40=6960 мм²;

R₃=V₃/S₃;

R₃=32551,2/6960=4,7 мм=0,0047 м;

R₃ ¾ приведенный размер третьего участка;

V₃ — объем третьего участка,

f₃ — площадь охлаждаемой поверхности третьего участка,

f_п - площадь сечения питателя,

f₃ – площадь сечения на третьем участке,

f_д=6 см²=6*10^-4 м²;

f₁=0,0004 м²;

Расчет потери перегрева  при прохождении расплава через  вертикальный канал.

Т₄ - температура в конце третьего участка,

L₄=0,077 м,

L₄ – длина четвертого канала,

Из рисунка 1 видно, что  площадь сечения канала S=1399,54 мм² и периметр P=195,33 мм, следовательно объем равен:

V₄=1399,54*40=55981,6 мм³;

S₄=195,33*40=7813,2 мм²;

R₄=V₄/S₄;

R₄=55981,6/7813,2=7,2 мм=0,0072 м;

R₄ ¾ приведенный размер четвертого участка;

V₄ — объем четвертого участка,

f₄ — площадь охлаждаемой поверхности четвертого участка,

f_п - площадь сечения питателя,

f₄ – площадь сечения на четвертом участке,

f_п=6 см²=6*10^-4 м²;

f₄=0,0006 м²;

К

расчет потерь перегрева  при прохождении через горизонтальный канал по дну отливки:

Т_г - температура в конце горизонтального канала,

L_г=π*0,48/8*3-0,02=0,16 μ,

L_г – длина горизонтального канала,

R_г.=V_г/F_г,

R_г ¾ приведенный размер горизонтального канала;

V_г - объем горизонтального канала,

f_г - площадь охлаждаемой поверхности горизонтального канала,

Площадь сечения канала S=374,6 мм² и периметр P=65 мм, следовательно объем равен:

V_г=374,6*0,16=60 мм³

f_г.=65*0,16=10,4 мм²,

R_г=0,0058 м,

U_г.=f_п*U_п/f_г,

U_г - средняя скорость в горизонтальном канале,

U_п - средняя скорость в питателе,

f_п - площадь сечения питателя,

f_г – средняя площадь сечения в горизонтальном канале,

f_п=6 см²=6*10^-4 м²;

f_г=374,6 мм²=0,00038 м²;

U_г=f_п*U_п/f_г,

U_г=0,93 м/с,

К

Общие потери перегрева  составили:

                      DTобщ =DTс+DTшл+DTп+DT1+DT2+DT3+DT4+DTг ;

                      DTобщ =41+23,5+12+4,3+10+17+16+27,5=151 К ;

Темперетура заливки:

                             Tзал =TL+DTобщ=1548+151=1699 K ;

Из диаграммы состояния Fe—С видно, что ТЕ=1147 °С. Но в данном сплаве (ВЧ 40) присутствуют еще такие элементы, как кремний, марганец, фосфор, которые влияют на температуру эвтектики:

Si 1% убавляет температуру эвтектики на 15-20 °С (Si=2,4 %);

Mn 1% прибавляет температуру эвтектики на 3 °С (Mn=0,4 %);

Р 1% убавляет температуру эвтектики на 37 °С (P=0,1 %);

Таким образом:

Si убавил температуру эвтектики на 42 °С;

Mn прибавил температуру эвтектики на 1,2 °С;

Р убавил температуру эвтектики на 3,7 °С;

ТЕ=1147-42+1,2-3,7=1118,9775 С=1103 °С=1103+273=1376 К;

 

1.15. Расчет  времени цикла затвердевания  отливки

до температуры  выбивки

В данной отливки имеются  один тепловой узел, приведенный размер которого равен:

С помощью AutoCADа14 определяем S=2538,6 мм², P=188,5 мм

V=2538,6*40=101544 мм³;

F=188,5*40+525,9*2+417=9008,8 мм²

R=0,01127 м;

Определим приведенный  размер всей отливки, строим в AutoCAD-е объемную модель и находим объем и площадь поверхности отливки:

V_отл=0,0049 м³

F_отл=0,04349 м²

R_отл=0,0011 м

Определим приведенный  размер прибыли, строим в AutoCAD-е объемную модель и находим объем и площадь поверхности прибыли:

V_пр=825281,8 мм³

F_пр=46399,26 мм²

R_пр=0,0178 м

Определим приведенный  размер чаши, строим в AutoCAD-е объемную модель и находим объем и площадь поверхности чаши:

V_ч=1454867 мм³

F_ч=43248 мм²

R_ч=0,0336 м

Температуру цикла считаем  по наибольшему приведенному размеру  отливки или теплового узла, но так как приведенный размер узла больше, то будем считать время цикла по нему.

Время снятия перегрева:

t₁ - время снятия перегрева,

R_o=0,01127 м,

R_o - приведенный размер теплового узла,

b_ф=1600 В_т*с /(м²*К),

b_ф - коэффициент аккумуляции формы,

Т_L=1275 °С=1275+273=1548 К,

Т_L - температура ликвидус,

Т_ф=20 °С=20+273=293 К,

Т_ф - температура формы (в данном случае температура окружающей среды),

C₁=837 Дж/(кг*К) ,

C₁ - удельная теплоемкость расплава,

r₁=7000 кг/м³,

r₁ - плотность жидкого металла,

Время затвердевания:

t₁ - время снятия перегрева,

Т_Е=1376 К,

Т_Е - температура эвтектики,

C_эф*(Т_L-Т_Е)=26300 Дж/(кг*К) ,

C_эф - эффективная теплоемкость расплава,

r₂=7000 кг/м³,

r₂ - плотность жидкого металла в двух фазной зоне,

Время кристаллизации:

r_о=7200 кг/м³,

r_о - плотность твердого металла,

y_Е-эвтектичность сплава,

1-y_Е=С_Е-С₀/(C_Е-С_пр);

Спр=2,14 %,

Спр - концентрация предельного раствора С в Fе,

СЕ =3,5 %,

СЕ - концентрация раствора С в Fе при эвтектики,

С0 =3,35 %,

С0 - концентрация раствора С в Fе заданного металла (ВЧ 40),

y_Е=1-0,11=0,89,

LЕ=215000 Дж/(кг*К),

LЕ - удельная теплота кристаллизации,

               

определение времени  охлаждения отливки до температуры  выбивки:

Т_выб=400 °С=400+273=673 К,

Т_выб - температура солидус,

C₀=560 Дж/(кг*К) ,

C₀ – теплоемкость металла,

t_ц=0,9 часа

 

1.16. Проверка  времени цикла затвердевания  и охлаждения

отливки до температуры  выбивки.

Проверку производим по времени затвердевания и охлаждения литниковой чаши до температуры солидус, так как литниковая чаша имеет самый большой приведенный размер и самую большую температуру на момент заполнения металлом отливки.

Время снятия перегрева:

t₁ - время снятия перегрева,

R_ч=0,0336 м,

R_o - приведенный размер теплового узла,

b_ф=1600 В_т*с /(м²*К),

b_ф - коэффициент аккумуляции формы,

Т_L=1275 °С=1275+273=1548 К,

Т_L - температура ликвидус,

Т_ф=20 °С=20+273=293 К,

Т_ф - температура формы (в данном случае температура окружающей среды),

C₁=837 Дж/(кг*К) ,

C₁ - удельная теплоемкость расплава,

r₁=7000 кг/м³,

r₁ - плотность жидкого металла,

Время затвердевания:

t₁ - время снятия перегрева,

Т_Е=1376 К,

Т_Е - температура эвтектики,

C_эф*(Т_L-Т_Е)=26300 Дж/(кг*К) ,

C_эф - эффективная теплоемкость расплава,

r₂=7000 кг/м³,

r₂ - плотность жидкого металла в двух фазной зоне,

Время кристаллизации:

r_о=7200 кг/м³,

r_о - плотность твердого металла,

y_Е-эвтектичность сплава,

1-y_Е=С_Е-С₀/(C_Е-С_пр);

Спр=2,14 %,

Спр - концентрация предельного раствора С в Fе,

СЕ =3,5 %,

СЕ - концентрация раствора С в Fе при эвтектики,

С0 =3,35 %,

С0 - концентрация раствора С в Fе заданного металла (ВЧ 40),

y_Е=1-0,11=0,89,

LЕ=215000 Дж/(кг*К),

LЕ - удельная теплота кристаллизации,

                          

определение времени  охлаждения отливки до температуры  выбивки:

Т_выб=700 °С=700+273=973 К,

Т_выб - температура солидус,

C₀=560 Дж/(кг*К) ,

C₀ – теплоемкость металла,

t_ц=1,9 часа

Отсюда следует вывод, что за время цикла нужно принимать  время охлаждения чаши.