Заказать
Промышленный портал
Аренда, конвейер, инвестиции, производство, оборудование, технологии
Главная / Технология металлов / Литейное производство / Литье под давлением / Тепловые режимы литья / Температурное поле / Экспериментальные методы исследования температурного поля

Экспериментальные методы исследования температурного поля

Математическое описание процесса не дает возможности изучать свойства конкретного единичного явления. Для этой цели необходим эксперимент. Экспериментальные методы исследования тепловых условий определяют конкретные значения температур в системе «отливка- форма» с достаточной для практических целей степенью точности.

Подробное экспериментальное исследование теплового взаимодействия между потоком металла и формой при литье под давлением было осуществлено E. Микелем. Описание опытов E. Микеля приведено также в работах E. Карингтона и А. И. Вейника.

Температуру поверхности E. Микель измерял с помощью высокочувствительных поверхностных термопар (рис. 82, a). Kopпус термопары 1 изготовлен из той же стали, что и форма. Термопара состоит из никелевого проводника 2, покрытого изолирующим слоем окисной пленки, и тонкого никелевого слоя 3, нанесенного на корпус 1 электролитическим способом. Толщина никелевого слоя, являющегося вторым электродом термопары, 10±2мк.

Таким образом, показания термопары соответствовали температуре точки, расположенной на расстоянии 10 мк от поверхности формы (фактически измерялась температура поверхности). Термопара данной конструкции обеспечивала точность измерений ±15°C.

В полости формы устанавливалось пять термопар, схема расположения которых представлена на рис. 82, б.

 

Рис. 82. Измерение температуры поверхности в опытах E. Микеля: а — элемент термопары; б — схема расположения пяти поверхностных термопар  (1-5) в форме (A — литник, Б — питатель, В — отливка, Г — промывник)

На рис. 83 показаны кривые изменения температуры поверхности в точках 1—5 (см. рис.82, б), полученные по осциллографическим записям. Во всех точках наблюдается резкое повышение температуры (за исключением точки 5, в которой термопара не соприкасалась с жидким металлом). Температура повышалась с большой скоростью: на 300° температура изменялась за 0,001 сек.

 

С течением времени по мере охлаждения отливки температура поверхности падает; вначале быстро, потом медленнее, приближаясь к исходному значению температуры подогрева формы, которая в опытах E. Микеля составляла около 300°С.

Рис. 83. Изменение температуры поверхности формы. Кривые 1—5 соответствуют номерам  термопар на рис. 82, б

В точке 1 в литниковой втулке температура поверхности поднялась до температуры металла (кривая 1 на рис. 83). В точке 2 наблюдается максимальное повышение температуры поверхности при прохождении металла с большой скоростью через питатель. При температуре металла 610±3°С температура поверхности достигала 650—680±15°С.

Соответственно повышается и температура расплава, в связи с чем температура в точке 3 также превышает первоначальную температуру заливки. Разогрев металла происходит за счет теплоты трения. E. Микель наблюдал заметное повышение температуры металла даже при кашеобразной заливке.

Исследования X. Бартона и С. Сакуи позволили установить зависимость повышения температуры различных сплавов от скорости движения их в литниковой системе.

Повышение вязкости сплава увеличивает трение в литниковой системе и тем самым приводит к дополнительному росту температуры. Максимальное выделение тепла происходит при движении металла через тонкий и широкий питатель (при осуществлении принципа максимального трения). Таким образом, часть кинетической энергии струи расходуется в процессе впуска металла в форму. Оставшаяся кинетическая энергия превращается в теплоту в момент остановки потока при окончательном заполнении формы.

Разогрев металла в конце заполнения зафиксирован группой японских исследователей. На рис. 84, a изображены кривые изменений температуры металла в дальнем сечении отливки и разности температур между дальним сечением отливки и питателем при начальной температуре формы 25°С и температуре расплава 425°С (для цинкового сплава, подобного по составу сплаву ЦАМ4-3).

 

Рис. 84. Изменение температуры металла в процессе заполнения и охлаждения   отливки при начальной температуре формы 25°С (а) и 100° С (б)

После пика А температура падает на 80—90° до точки В вследствие образования затвердевшей корочки на поверхности формы.

Появление второго пика С, совпадающего по времени с окончанием заполнения, объясняется выделением тепла в момент гидравлического удара, в результате которого частично расплавляется корочка.

Кривая изменения разности температур показывает, что в момент начала заполнения разность температур на концах отливки резко возрастает и почти исчезает к моменту окончания заполнения.

При повышении температуры формы на 100° толщина затвердевшей корочки значительно меньше и пики (A' и С') почти не образуются (рис. 84, б). В этом случае температура металла при заливке на 40—50°С выше, чем при холодной форме. Температура затвердевшей отливки также повышается на 100°.

Замеры температуры металла около питателя показывают, что при прохождении сплава через литниковую систему температура его падает на 25°, полученный результат прямо противоположен выводам E. Микеля. Такое расхождение можно объяснить применением в опытах E. Микеля очень небольших по сечению литников в отличие от опытов японских исследователей.

Для измерения температуры в потоке металла рекомендуется использовать термопары с минимальной инерционностью ввиду кратковременности процесса. На рис. 85, а дана схема термопары, не имеющей спая. Такая термопара использовалась H. А. Кудриным. Электроды термопары замыкаются расплавленным металлом, обеспечивая инерционность 0,09 сек, в то время как инерционность обычных термопар составляет 0,2—0,3 сек.

Температура форм контролируется железо-константановыми термопарами, спай которых должен иметь хороший контакт с элементами формы. На рис. 85, б показана конструкция измерительной буксы с горячим спаем в виде наконечника из малоуглеродистой стали.

 

Рис. 85. Методы измерения температуры заливаемого металла (а) и формы (б): 1 — электроды термопары; 2 — изоляционная  трубка; 3 — асбестовое  уплотнение; 4 — корпус термопары; 5 — наконечник (горячий спай термопары)

Для исследования температурных полей в армированных отливках M. Л. Заславский предложил методику ввода термопар в полость формы через прокладки по плоскости разъема. Прокладка 1 толщиной 1 —1,5 мм (рис. 86, a) надевается на направляющие колонки формы. Одна или несколько тонких термопар 2 вставляются в прорези прокладки и вводятся между отдельными пластинками 3 пакета арматуры. M. Л. Заславский рекомендует использовать хромель-алюмелевые или хромель-алюминиевые термопары с диаметром электродов 0,1—0,2 мм. В качестве изоляции применяются фторопластовые трубочки с внутренним диаметром 0,3 мм. Такие термопары можно сплющивать между отдельными пластинками арматуры.

На рис. 86, б даны кривые изменения температуры, построенные по осциллографическим записям показаний термопар в системе «отливка — арматура» в точке А (в стенке отливки), в точке Б (на расстоянии 2,5 мм от поверхности арматуры) и в точке В (в центре арматуры). Арматура из электротехнической стали заливалась сплавом АЛ2 в холодной форме. Температура заливки сплава 630—640°С. Кривые А, Б и В получены при толщине стенки отливки 10 мм, а кривые A', Б' и B' — при толщине стенки 4 мм.

При увеличении толщины стенки разогрев арматуры возрастает на 90—120° С, а на кривой охлаждения сплава (А) отмечается небольшой пик в момент окончания заполнения формы через 0,06 сек после начала заливки.

 

Горизонтальный участок кривых А и A' соответствует периоду затвердевания отливки.

Рис. 86. Измерение температурного поля армированной отливки: а — введение термопар в полость формы с помощью прокладки; б — изменение температур отливки и арматуры

В процессе охлаждения армированной отливки температура центра арматуры понижается медленнее, чем температура стенок.

Экспериментальные методы определения температурных полей являются трудоемкими и длительными. Для описания зависимости температурного поля от технологических факторов необходимо провести сотни замеров, соблюдая одинаковые условия эксперимента.

С целью упрощения экспериментальных исследований и связи эксперимента с математическим описанием тепловых процессов применяются методы электрической или гидравлической аналогии.

При использовании электрической аналогии процесс теплопередачи в твердом теле заменяется подобным ему процессом движения электричества в проводнике, а при гидравлической аналогии — процессом ламинарного движения жидкости в системе сообщающихся сосудов.

Промышленное оборудование

Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 47 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: в автоматическом режиме производство изделий по технологии «мраморного окрашивания».
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 35 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: компактное этажное размещение, при высокой производительности
Под заказ
Хит
  • Двустороннее прессование
  • Твердость матриц 52-60 ед. по Бринеллю (для справки - твердость сверла 70 ед.)
  • Система управления на базе контроллеров Сименс или Овен. Высокая надежность
  • Автоотключение при аварии: перегрев, падения уровня масла, нерабочий концевой датчик
  • Система радужного (двухцветного) окрашивания изделий
  • Двухконтурная гидравлика - быстрый холостой ход цилиндров и медленное задавливание
  • Мелочей не бывает: пресса в базе комплектуются продувочными пистолетами «Камоци»
  • Пневматика «Камоци» (Италия)
1 099 000 руб.
Хит Новинка
профессиональная производственная линия, обладающая всем основным оборудованием, необходимым для выпуска качественных изделий, таких как: кирпич, брусчатка, лего-кирпич, плитка. Начинающий предприниматель может купить пресс для кирпича Аметист и с успехом начать свой бизнес.
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 47 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: в автоматическом режиме производство изделий по технологии «мраморного окрашивания».
598 000 руб.
Хит Новинка
  • Назначение: выпуск 35 видов изделий методом гиперпрессования. При выпуске изделий другого типа необходима смена оснастки.
  • Уникальность: компактное этажное размещение, при высокой производительности
Под заказ
Хит Новинка
профессиональная производственная линия, обладающая всем основным оборудованием, необходимым для выпуска качественных изделий, таких как: кирпич, брусчатка, лего-кирпич, плитка. Начинающий предприниматель может купить пресс для кирпича Аметист и с успехом начать свой бизнес.
598 000 руб.
Новинка

Конвейер скребковый трубный (КСТ) - это герметичный трубопровод из стандартной трубы, внутри которой движется цепь с закрепленными на ней скребками.

Скребковый конвейер обладает целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными видами транспорта.

В зависимости от требуемой производительности КСТ может быть как круглого, так и прямоугольного сечения.

Под заказ
Новинка
Ленточный конвейер герметичный предназначен для транспортировки сыпучих, пылящих материалов.
Под заказ
Так все больше распространение получают ленточные конвейеры или системы конвейеров на базе пластиковой модульной ленты.
Под заказ

Создание и SEO продвижение промышленных сайтов

Адаптивный дизайн. Интернет магазин с 1С интеграцией.
SEO продвижение. ТОП 10 без ограничения ключевых слов.

Заказать Подробнее
Заказать

Промышленное оборудование

Технология металлов

Товары и услуги

Вся информация, представленная на сайте промпортал.su включая информацию о ценах, наличии товаров и их характеристиках, носит ознакомительный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями ст.437 ГК РФ. Подробности о характеристиках, комплектации оборудования уточняйте у консультантов отдела продаж.