1.Вейник А. И. Приближенный расчет процессов теплопроводности / А. И. Вейник. -
М.; Л. : Госэнергоиздат, 1959.
2.Вейник А. И. Теплообмен между слитком и изложницей / А. И. Вейник. - М. Металлургиздат, 1959.
3.Вейник А. И. Теория затвердевания отливки / А. И. Вейник. - М. : Машгиз, 1960.
4.Вейник А. И. Техническая термодинамика и основы теплопередачи / А. И. Вейник. -
М.: Металлургиздат, 1956
5.Новиков IL Г. Температурное поле плоской стенки при изменении агрегатного состояния / П. Г. Новиков // Тепло- и массообмен в капиллярно-пористых телах
тр. каф. физики МТИПЛ. - М. ; Л. : Госэнергоиздат, 1957. - Вып. 8.
6. Пржибыл Й. Затвердевание и питание отливок пер. с чеш. / Й. Пржибыл. - М. Машгиз, 1957.
7.Скворцов А. А. К решению задачи о затвердевании металлов в интервале температур / А. А. Скворцов // Научные доклады высшей школы. - 1958 - № 2. - Вып. 11 Металлургия.
11.2.1. Рассеянная пористость
Рассеянная пористость образуется во всем объеме. Каждая пора возникает в результате сокращения объема при затвердевании микроскопического объема жидкого металла, обособленного от зоны локальных перемещений вследствие неравномерного роста дендритов. Чем дисперснее структура дендритов, тем меньше радиус рассеянной пористости.
В случае полного отсутствия газовыделения при кристаллизации усадочная пористость формируется в условиях вакуума. Если при кристаллизации выделяются газы, то они могут вытеснять жидкий металл из района поры. Поэтому реальная пористость всегда имеет смешанный газоусадочный характер (рис. 11.1).
Для повышения плотности (уменьшение пористости) и улучшения свойств сплавов, кристаллизующихся в широком интервале температур, применяется обработка давлением в автоклаве (5-10 атм под газом). Кроме влияния собственного давления на пропитку отливки, повышение давления способствует растворению газов в металле, тем самым тормозит развитие пористости.
11.2.2. Осевая пористость
Наиболее широкое развитие в отливках имеет осевая пористость, образующаяся в плоских и призматических элементах. При затвердевании происходит опускание зеркала жидкого металла вследствие усадки. Это вызвано тем, что поверхность жидкого металла сокращается гораздо быстрее, чем периметр границы затвердевания, на которой сосредоточивается усадка.
В начале затвердевания жидкий металл движется внутри твердой корки беспрепятственно. Однако по мере сокращения расстояния между растущими навстречу друг другу фронтами кристаллизации начинает возрастать влияние трения потока о стенки канала. Поток питающего жидкого металла, имеющего температуру кристаллизации (гкр или tnttK), может нести с собой частицы кристаллов, и вязкость расплава возрастает. При достаточном сужении канала режим течения становится ламинарным, а затем структурным.
На некотором расстоянии от верха отливки скорость усадочного перемещения жидкого металла Vy должна сравняться с допустимой из гидравлических условий скоростью движения Vv (рис. 11.2 и 11.3). Если бы затвердевание происходило очень медленно, то начиная с момента
выравнивания скоростей процесс питания определялся бы гидравлическими условиями, а не усадкой. Однако затвердевание происходит независимо от условий потока питающего металла. Это означает, что начиная с момента выравнивания скоростей нарушается условие неразрывности потока и начинается образование осевой усадочной пористости.
Рис. 11.2. Схема к расчету осевой пористости |
Рис. 11.3. Схема к расчету усадочной |
|
раковины в цилиндрической отливке |
Условие равенства скоростей выражается уравнением |
|
||
^ |
= v = |
v r |
(11.10) |
d r |
5 |
' |
|
Рассмотрим это равенство применительно к плоской отливке высотой Я и толщиной 2R (рис. 11.3). Для простоты пренебрежем затвердеванием отливки с торцов.
Предположим, что к некоторому моменту времени жидкая часть отливки достигла размера 2г. При уменьшении толщины жидкой части на величину dr
уровень жидкости переместится на dh. Тогда |
|
|
2rdh = dlHdr, так как Уу = Vr, |
(11.11) |
|
где а - коэффициент усадки при затвердевании. |
|
|
В соответствии с законом квадратичного корня |
|
|
X = R-r=kylт\ |
|
|
dr = dx = !lÉL. |
(11.12) |
|
Тогда |
2 Vr |
|
|
|
|
rdh = оН —^-j=dT • |
(11.13) |
|
|
2V? |
|
Следовательно, скорость усадочного перемещения |
|
|
_ dh _ |
аНк2 |
|
у dx |
2{R-r)r' |
|
Пусть на единицу сечения жидкой части вдоль оси пластинки действует сила Р. На все сечения шириной, равной единице, и толщиной 2а действует