Ширина переходной зоны. Ширина переходной зоны Д£кр оказывает существенное влияние на качество отливок. Поэтому представляет интерес определить Д£кр как функцию параметров процесса по формуле
Д£кр = Д£ + Д£ или из формул (10.172) и (10.174):
^ К лик 'сол
|
А£г=- |
\ 'лик |
'кр |
(10.176) |
|
'к р ~ ' с |
+ 1-1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
I ('лик |
, +^L |
|
|
|
'к р 1 |
«Л |
|
|
при п = 1 |
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
Ç+*L |
|
|
|
д£к = |
Д л „ |
(10.177) |
|
|
'кр-'с |
|||
|
|
а \> |
|
|
Перепишем формулы (10.176) и (10.177) в критериальном виде: |
|
|||
|
|
ft . Клик |
^СО,1 |
(10.178) |
|
|
\ Г.И1К |
^К| |
|
|
|
|
+ 1-1 |
|
При п - 1 |
\ ('л'лик. - ^p{l+ <5S/‘) |
|
||
д |
|
|
|
|
|
Д г |
£ + —- |
(10.179) |
|
|
_ |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
'кр-'с |
Я'-. л |
|
где 0 = -^- |
и Bi, = |
|
|
|
X. |
я. |
|
|
|
Из этих формул следует, что ширина переходной зоны тем значительнее, чем больше толщина твердой корки и размер интервала температур кристаллизации. Огромное влияние на ширину переходной зоны оказывает интенсивность охлаждения отливки: при малой интенсивности теплообмена ширина Д£кр очень велика; с ростом коэффициента Bi\ ширина Д£кр уменьшается, стремясь к некоторому пределу (Bi -» оо), зависящему от толщины корки и размера интервала Дгкр.
10.4.3. Последовательное и объемное затвердевание металла
Механизм затвердевания металла зависит от ширины переходной зоны. Для простоты анализа воспользуемся частной формулой (10.179), которая позволяет сделать необходимые качественные выводы, справедливые для любых условий литья.
Из формулы (10.179) следует, что в обычных условиях при наличии любого интервала температур кристаллизации всегда можно подобрать такую
то имеет место последовательное затвердевание металла. Если
то происходит объемное затвердевание металла.
Отсюда ясно, какую важную роль играет критерий Bi\ и отношение ^
' к р - ' с
ввопросе о механизме затвердевания металла.
10.4.4.Ширина переходной зоны в конце процесса затвердевания металла
Вэтих случаях желательно знать ширину переходной зоны A ^Kp в момент z"3 достижения фронтом ликвидуса центра отливки. В рассматриваемых случаях координата у в уравнении температурной кривой
равна Д^'кр, t = гсол и толщина §, = |
=Х\ (рис. 10.40). |
Рис. 10.40. Схематическое распределение температуры в отливке в момент достижения фронтом ликвидуса ее центра
С помощью выражения (10.181) в дальнейшем будет определяться зона пористого металла в центральной части отливки.
10.5. Границы применимости расчетных формул
Анализируя свойства данной отливки, выбирают расчетные значения величин р\ и tKpдля эквивалентной отливки. Затем по формулам, приведенным в этой главе, рассчитывается закон затвердевания эквивалентной отливки [Ç = Дг)]. Найденная величина Ç используется для определения по формулам (10.172) и (10.174) параметров и £с переходной зоны. Эти параметры позволяют построить закон затвердевания данной отливки, затвердевающей в интервале температур, а также найти величины 4 и £с. Линейная скорость
затвердевания — определяется по соответствующей формуле применительно к dx
параметрам эквивалентной отливки.
Температурное поле данной отливки вычисляется по формуле (10.173). Для этого в формулу подставляется найденное значение толщины §i. Скорость
изменения температуры затвердевшей корки со временем вычисляется по
соответствующей формуле. При этом в расчетные формулы подставляются необходимые параметры эквивалентной отливки. Одновременно определяется количество теплоты, потерянной данной отливкой, по формулам
применительно к параметрам эквивалентной отливки. |
|
|
|||
Полученные |
расчетом |
величины |
в |
большинстве |
случаев |
удовлетворительно характеризуют процесс затвердевания металла в интервале температур. С помощью выведенных формул удается решать самые разнообразные технологические задачи, связанные с формированием свойств реальной отливки.
Точность выведенных формул возрастает по мере уменьшения интервала кристаллизации по сравнению с температурой кристаллизации, отсчитываемой от температуры tc окружающей среды как от нуля, т. е. по мере уменьшения
Д/ |
А/ |
критерия ---- — . При малых |
— — изменение температуры поверхности |
реальной отливки в процессе ее затвердевания мало отличается от изменения температуры поверхности эквивалентной отливки, затвердевающей при постоянной температуре. При этом тепловые потоки, проходящие через поверхность данной и эквивалентной отливок, оказываются близкими между
А/ собой. Кроме того, при малых -----— точнее удается определить расчетное
^Кр ~~ U
значение р\. В результате параметры эквивалентной отливки лучше