2 Расчет процесса затвердевания отливки

В таблице 2 приведены данные для расчета процесса затвердевания отливки.

Таблица 2 – Исходные данные для расчета

№ варианта	Материал отливки	Размеры отливки, мм
		плита	цилиндр	шар
8	Серый чугун	22х100х100	Ø 22х100	Ø 22	100	295

2.1 Определение времени полного затвердевания отливок в песчано-глинистой форме по методике Н. Г. Гиршовича и Ю. А. Нехендзи.

1. Определим температуру заливки металла. По таблице А.1 приложения А для серого чугуна:

Значит

2.1.2. Необходимые для расчетов данные о теплофизических свойствах металла отливки и материала формы (теплота кристаллизации, плотность и теплоемкость чугуна, и коэффициент аккумуляции тепла формы) выберем из таблиц А.1, А.2 приложения А:

2.1.3 Определим коэффициент затвердевания отливки по следующей формуле:

2.1.4 Определим поправочные коэффициенты, приведенный размер и время полного затвердевания плоской отливки:

Поправочные коэффициенты:

для плиты β=1,75;

Приведенный размер отливки:

V=0.022*0.1*0.1=0.00022 м³

F₀=2(0.022*0.1+0.1*0.1+0.1*0.022)=0.0288 м³

R=0.00022/0.0288=0.0076м;

Время полного затвердевания отливки:

2.1.5 Определим поправочные коэффициенты, приведенный размер и время полного затвердевания цилиндрической отливки:

Поправочные коэффициенты:

для цилиндра β = 1,25;

Приведенный размер отливки:

V= r²l=3.14*0.011²*0.1=0.000038 м²

F₀=2 R²+2 Rh=2*3.14*0.011²+2*3.14*0.011*0.1=0.0076679м²

R=0.000038/0.0076679=0.0049557м

Время полного затвердевания отливки:

2.1.6 Определим поправочные коэффициенты, приведенный размер и время полного затвердевания шаровой отливки:

Поправочные коэффициенты:

для шара β = 1,1;

Приведенный размер отливки:

V= R³= *3.14*0.011³= 0.00000557м³

F₀=4 R²=4*3.14*0.011²=0,00151976м²

R=0.00000557/0,00151976=0.003665м

Время полного затвердевания отливки:

2.2 Определение закона затвердевания отливок -  = f() по методике Н. И. Хворинова, А. И. Вейника, Г. Ф. Баландина

2.2.1 Для определения закона затвердевания по методике Н. И. Хворинова необходимо преобразовать уравнения 4,10,11,12,16 к виду =f().

Формула 4 после преобразования будет иметь вид:

Изменяя толщину нарастающей корочки  от 0 до R, с шагом по координате х 0,0001 м, определим время затвердевания корочки толщиной .

Для плоской отливки при  = 0

полное время затвердевания при  = R

Для цилиндрической отливки при  = 0

полное время затвердевания при  = R

Для шаровой отливки при  = 0

полное время затвердевания при  = R

2.2.2 Определим закон затвердевания отливок по методике А.И.Вейника.

Для плоской отливки:

При  = 0: с.

При  = R:

Для цилиндрической отливки:

При  = 0: с.

При

Для шаровой отливки:

При  = 0: с.

При  = R:

2.2.3 Определим закон затвердевания отливок по методике Г.Ф.Баландина:

Для плоской отливки n=0:

R =0,0076;

При  = 0:

При  = R:

Для цилиндрической отливки n=1:

l₀=0,011 м;

R=0, 0049557 м;

При  = 0:

При  = R:

Для шаровой отливки n=2:

l₀=0, 011 м;

R=0, 003665 м;

При  = 0:

При  = R:

2.3 Построение графиков зависимости =f() для плиты, цилиндра и шара по полученным данным с использованием программных средств Microsoft Excel

Графики зависимости толщины затвердевания корочки от времени затвердевания отливки по методике Н.И.Хворинова представлен на рисунках 2, 3, 4.

Рисунок 2 – Зависимость толщины затвердевшей корочки от времени затвердевания (для плиты)

Рисунок 3 – Зависимость толщины затвердевшей корочки от времени затвердевания (для цилиндра)

Рисунок 4 – Зависимость толщины затвердевшей корочки от времени затвердевания (для шара)

Графики зависимости толщины затвердевания корочки от времени затвердевания отливки по методике А.И.Вейника представлен на рисунках 5, 6, 7.

Рисунок 5 – Зависимость толщины затвердевшей корочки от времени затвердевания по методике А.И.Вейника (для плиты)

Рисунок 6 – Зависимость толщины затвердевшей корочки от времени затвердевания по методике А.И.Вейника (для цилиндра)

Рисунок 7 – Зависимость толщины затвердевшей корочки от времени затвердевания по методике А.И.Вейника (для шара)

Графики зависимости толщины затвердевания корочки от времени затвердевания отливки по методике Г.Ф.Баландина представлен на рисунках 8, 9, 10.

Рисунок 8 – Зависимость толщины затвердевшей корочки от времени затвердевания по методике Г.Ф.Баландина (для плиты)

Рисунок 9 – Зависимость толщины затвердевшей корочки от времени затвердевания по методике Г.Ф.Баландина (для цилиндра)

Рисунок 10 – Зависимость толщины затвердевшей корочки от времени затвердевания по методике Г.Ф.Баландина (для шара)