Расчет величины воздушного зазора

Задание воздушных зазоров

Выберите меню Технология и Модель теплопереноса...

или нажмите кнопку Модель теплопереноса панели инструментов в модуле Начальные Установки для задания воздушного зазора. Сделайте установки воздушного зазора для каждого сплава в модели. В случае если отливка состоит из нескольких тел, которым назначен один и тот же сплав, и тела граничат с одним и тем же материалом формы, то можно задать воздушный зазор для одного тела со сплавом и нажать кнопку Применить для всех. Тогда остальные тела с такими же сплавами получат те же установки воздушного зазора.

Значение по умолчанию для Контактного зазора равно нулю!

Теплоперенос на границе

При моделировании литья в постоянную форму, теплоперенос через границу отливка/форма является важным звеном в цепочке событий, определяющих конечный результат. Граничный теплоперенос сильно зависит от свойств границы, оказывающей сопротивление потоку тепла от горячей отливки до более холодной формы. Величина сопротивления изменяется со временем и температурой. При теоретическом решении это сопротивление удобно разделить на три части:

покрытие формы - применяется только при гравитационном литье;
сопротивление контакта - включает грубость поверхности как пленки газа на границе;
воздушный зазор - вызван усадкой затвердевания и тепловым сжатием отливки.

1. Покрытие формы - обычно состоит из высокодисперсной керамической пудры, связанной связующим веществом (обычно жидкое стекло). Желательные свойства покрытия - это высокая точка плавления для того чтобы избежать химических реакций или спекания с литым металлом, и низкая теплопроводность для обеспечения полного заполнения формы до начала затвердевания.

2. Сопротивление контакта - вызвано не согласующимся контактом между двумя смежными телами, из которых по крайней мере одно находится в твердом состоянии. Если оба тела твердые, сопротивление контакта будет функцией профиля поверхности и давления на контакте. Когда одно из тел жидкое, как в случае отливки, поверхностное натяжение представляет дополнительный параметр. Рассмотрим ситуацию. Поверхность формы, покрытая пористым покрытием подвергается воздействию жидкого металла, первоначально на несколько сотен градусов теплее формы. Воздух, заключенный в пустотах покрытия нагревается и увеличивается в объеме. Избыточный объем воздуха похоже и образует тонкую газовую пленку на границе. Экспериментальные результаты подтверждают теорию, что газовая пленка создает термосопротивление контакта при литье в постоянные формы.

3. Воздушный зазор образуется относительным перемещением затвердевающего металла и формы, вызванных тепловым расширением формы и усадкой затвердевания литого металла. Было обнаружено, что образование начинается как только поверхность отливки полностью затвердеет. Образование воздушного зазора более важно в аллюминиевых отливках, чем в отливках из серого чугуна и сильно зависит от геометрии.

При решении теплопереноса на границе часто используют так называемый коэффициент теплопереноса h. Это просто инверсия теплового сопротивления, т.е. h=1/R . Коэффициент теплопереноса состоит из трез различных механизмов теплового сопротивления: покрытия, сопротивления контакта и воздушного зазора, согласно формуле: 1/h=1/hc + 1/hr + 1/ha, где c, r, a обозначают: покрытие, сопротивление контакта и воздушный зазор соответственно. Величина 1/hr равна сопротивлению ранее упомянутой газовой пленки (сопротивление контакта).

Выберите модель теплопереноса для расчета затвердевания:

Воздушный зазор - коэффициент теплопереноса рассчитывается по величине воздушного зазора;

Чтобы включить образование воздушного зазора в моделирование должны быть введены следующие параметры:

Температура образования воздушного зазора - по умолчанию задается Tsol -60 С;
Контактный зазор - толщина образовавшейся газовой пленки;
Коэффициент,%: верхний, боковой, нижний - Эти коэффициенты используются для подгонки образующихся воздушных зазоров. Размер воздушного зазора вычисляется в программе. Полученное значение величины воздушного зазора умножается на соответствующий коэффициент (например, если задано значение коэффициента 100%, то в вычислениях будет использоваться полученнная величина воздушного зазора: размер*1). Галочка перед коэффициентом означает, что воздушный зазор на этой поверхности образуется.

Расчет величины воздушного зазора

Для расчета глубины воздушного зазора должна быть решена задача температурных деформаций отливки и формы в процессе затвердевания. Но это очень сложная задача и в настоящее время глубина воздушного зазора расчитывается по следующей довольно приближенной формуле:

dair = Ks * Al * L0 * (Tg - <T> ) + d0,
где

dair - глубина воздушного зазора;
Al - коэффициент температурного расширения сплава отливки;
L0 - характерный размер отливки;
Tg - заданная начальная температура образования воздушного зазора: Tsol-60;
<T> - средняя температура отливки;
Ks - коэффициент коррекции;
d0 - толщина газовой пленки.

Теплоперенос на поверхности - Температурная зависимость коэффициентов теплопереноса будет взята из Material.mdb .
В настоящее время база данных содержит коэффициенты теплопереноса между отливкой и формой. В большинстве случаев они имеют значение 10 - это достаточно большое число, которое означает, что контакт плотный. При образовании воздушного зазора это значение уменьшается в 100 раз. Коэффициенты теплопереноса должны измеряться экспериментально, поэтому в базе их практически нет, и в большинстве случаев задается просто плотный контакт. Если не известен этот эксперимент, то нужно пользоваться другим вариантом - воздушный зазор.

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 128; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!