Міністерство освіти І науки України icon

Міністерство освіти І науки України




Скачати 364.06 Kb.
НазваМіністерство освіти І науки України
Сторінка1/2
Дата01.06.2012
Розмір364.06 Kb.
ТипДокументи
  1   2


Міністерство освіти і науки України

Національна Металургійна академія україни


Методичні вказівки

до виконання лабораторних і практичних робіт

з дисципліни

«Теоретичні основи ливарного виробництва»

для студентів заочного факультету за спеціальністю –Ливарне виробництво

чорних та кольорових металів


Затверджено

на засіданні кафедри

ливарного виробництва

Протокол № 18 від 17.05.10


Дніпропетровськ НМетАУ 2010


Методичні вказівки до виконання лабораторних і практичних робіт з дисципліни «Теоретичні основи ливарного виробництва» для студентів заочного факультету за спеціальністю – Ливарне виробництво чорних та кольорових металів/ В.Є. Хричиков, О.В. Меняйло - Дніпропетровськ: НМетАУ, 2010.- 16с


Методичні вказівки містять основні теоретичні положення, порядок виконання і зразки оформлення лабораторних робіт. Для виконання практичних робіт наведені індивідуальні завдання і приклади розрахунків.


Рецензенти: Н.Є. Калініна, докт. техн. наук, проф., (Дніпропетровський національний університет)

С.І. Реп’ях, канд. техн. наук, головний металург ТОВ «ІТЛ» ЛАССО», м. Дніпропетровськ


Підписано до друку Формат 60х80 1/16. Папір друк. Друк плоский.

Облік.-вид арк.. 0,94. Умов.друк.арк.0,93. Наклад 50пр.


Національна металургійна академія України

49600, Дніпропетровськ – 5, пр. Гагаріна, 4

____________________________________________________________________

Кафедра ливарного виробництва НМетАУ

^ Лабораторна робота №1

«Дослідження кінетики усадки Al-Si сплаву»


Лабораторна робота «Дослідження кінетики усадки Al-Si сплаву» виконується в лабораторії кафедри ливарного виробництва (4 години). Мета роботи – досліджувати кінетику лінійної усадки сплавів. В додатку 1 приведено зразок оформлення звіту к лабораторної роботі №1, де наведені основні теоретичні положення, обладнання, порядок виконання роботи, обробка експериментальних даних. При закінченні розрахунків і побудові графіку кінетики усадки в координатах усадки % - час, сек., потрібно зробити висновки по роботі.


^ Лабораторна робота №2

«ДОСЛІДЖЕННЯ ТВЕРДІННЯ Виливків МЕТОДОМ ВИЛИВАННЯ РІДКОГО ЗАЛИШКУ»


Лабораторна робота «Дослідження твердіння виливків методом виливання рідкого залишку виконується в лабораторії кафедри ливарного виробництва (4 години). Мета роботи – визначити коефіцієнт затвердіння виливок , охолоджуваних в ливарних формах з різних матеріалів. В додатку 2 приведено зразок оформлення звіту к лабораторної роботі №2, де наведені основні теоретичні положення, обладнання, порядок виконання роботи, обробка експериментальних даних. При закінченні розрахунків коефіцієнта твердіння для різних матеріалів стінок форми, потрібно зробити висновки по роботі.


Практична робота №1

«Обробка експериментальних кривих охолодження»


Практична робота виконується протягом 8 годин. Мета роботи - навчиться будувати температурне поле і кінетичну діаграму твердіння виливки. Основні теоретичні положення і порядок виконання практичної роботи приведені в методичному посібнику: Котешов Н.П., Хрычиков В.Е. Инженерные методы расчета, построения и экспериментального исследования температурных полей и напряжений в отливках. Учебное пособие для бакалавров и магистров по специальности 7.090405 Днепропетровск, ГМетАУ, 1996, 56с.

В додатку 3 приведено зразок завдання для виконання практичної роботи і рисунок експериментальних кривих охолодження виливки Ш 450 мм з ВЧ. Значення ізохрони і ізотерми кожен студент вибирає з таблиці 1 відповідно до списку групи.


Таблиця 1 - Значення ізохрони і ізотерми відповідно до списку групи




№№

Изохроны, мин

Изотермы, 0С






5

1210






6

1205






7

1200






8

1195






9

1190






10

1185






11

1180






12

1175






13

1170






14

1165






15

1160






16

1155






17

1150






18

1145






19

1140






20

1135






21

1130






22

1125






23

1120






24

1115






25

1110






26

1105






27

1100






28

1095






29

1090






30

1085






10,5

1080






11,5

1075






12,5

1070






13,5

1065






















































































































































































































































































































































































№№

Изохроны, мин

Изотермы, 0С



14,5

1060



15,5

1055



16,5

1050



17,5

1045



18,5

1040



19,5

1035



20,5

1030



21,5

1025



22,5

1020



23,5

1015



24,5

1010



25,5

1005



26,5

1000



27,5

995



28,5

990



29,5

985



30,5

980



31

1203



32

1153



33

1053



34

1003



35

1193



36

1183



37

1173



38

1163



39

1143



40

1133



41

1123



42

1113



43

1103



Після виконання практичної роботи необхідно відповісти на контрольні запитання.


Контрольні запитання:


  1. Якою термопарою з неблагородних сплавів можна зміряти температуру плавлення заліза? цинку? чавуну?

  2. За допомогою чого зазвичай проводять закріплення термопар в стінці кокілю і піщано-глинистої форми?

  3. Чим захищають "гарячий" спай термоелектродів термопари від дії розплавів?

  4. Чому термопара, встановлена у зовнішньої поверхні виливка не фіксує температурні зупинки?

  5. Що називають кінетичною діаграмою твердіння виливка?

  6. Що називають температурним полем виливка?

  7. Як називаються криві побудовані на температурному полі виливки?

  8. Як позначається хромель-копель термопара?


Практична робота №2

«Розрахунок твердіння виливків за рівнянням квадратного кореня»


Мета роботи - розрахувати по рівнянню квадратного кореня тривалість затвердіння різних сплавів охолоджуваних в піщано-глинистій формі.


^ Основні теоретичні положення


Закон «квадратного кореня» це один з видів рішення задачі Стефана-Шварца /1, 2/. Допущення, прийняті при її рішенні:

  • напівнескінчена виливка і напівнескінчена форма стикаються поверхнею у вигляді необмеженої площини;

  • між виливком і формою встановлюється ідеальний контакт;

  • температури їх зіткнення не змінюються в процесі затвердіння;

  • теплофізичні параметри матеріалу виливку і форми не залежать від температури, але в рідкому і твердому стані можуть мати різні величини;

  • теплопередача в твердій і рідкій частинах виливку підкоряється рівнянню Фур'є, конвекція не враховується;

  • заливка сплаву у форму проводиться без перегріву.

У першому наближенні товщину затверділого шару металу плоского напівнескінченого виливку можна розрахувати по формулі (закон «квадратного кореня»):


, (1)


де – коефіцієнт твердіння, м/с 0,5;

- тривалість твердіння, с.


Коефіцієнт твердіння (k) є коренем складного трансцендентного рівняння і залежить від безлічі чинників, що характеризують процес твердіння: термофізичних коефіцієнтів матеріалу виливку і форми, температури перегріву, твердіння і ін. Із-за трудності визначення величини k з трансцендентного рівняння для практичних розрахунків використовують значення, одержані досвідченим шляхом для різних видів виливків:

  • з сірого чавуну, що остигають в піщано-глинистій формі (ПГФ) до - 0,0009 м/с0,5 і в чавунному кокілі - 0,00282 м/с0,5;

  • з вуглецевої сталі, що остигають в ПГФ - 0,00167 м/с0,5 і в чавунному кокілі - 0,00334 м/с0,5;

  • з латуні, що остигають в ПГФ - 0,00232 м/с0,5 і в чавунному кокілі - 0,00503 м/с0,5;

  • з алюмінієвих сплавів, що остигають в чавунному кокілі - 0,00399 м/с0,5.

Використовуючи теплофізичні параметри матеріалу форми і сплаву по формулі Н.І. Хворінова визначають коефіцієнт затвердіння:


, (2)


де tкр – температура кристалізації, К;

bf – коефіцієнт акумуляції тепла, Вт/м2К;

tf – температура форми, К;

?1 – щільність розплаву, кг/м3;

L – питома теплота кристалізації, Дж/кг;

tzal – температура заливки, К;

- питома теплоємність розплаву, Дж/кг К.


Приклад розрахунку.

Розрахувати тривалість твердіння сталевого виливку завтовшки стінки 100 мм, що остигає в піщано-глинистій формі (плоскої, необмеженої). Згідно формулі 1 маємо:


(3)

При k=0,00167 м/с0,5 і =0,05 м (розглядаємо симетричне твердіння половини товщини виливку) = 896 с = 15 хв.

Якщо коефіцієнт затвердіння розрахувати по формулі Н.І. Хворінова (2) при початкових значеннях bf =1394 Вт.с0,52К, tzal=1878 К, L=259000 Дж/кг, ?1=7200 кг/м3, tf=293 К, tкр=1775,5 К, =920 Дж/кг К одержимо k = 0,00097 м/с0,5.

Тоді тривалість твердіння сталевого виливку розрахована по формулі (1.3) складе = 2657 с = 44 хв.

Розбіжність результатів двох розрахунків обумовлений тим, що коефіцієнт твердіння в першому прикладі визначали методом виливання розплаву з форми через заданий проміжок часу.

Такий експеримент дає орієнтовні результати значення до усередині температурного інтервалу tлік – tсол або, іншими словами – це межа виливання даного складу сплаву. Формула Н.І. Хворінова не враховує вплив ефекту перебігу металу у формі, конфігурації відливання, інтервалу температур кристалізації, теплоти перегріву і теплового опору зазору. Проте для інженерних розрахунків обидва приклади використовують як першого наближення.

Закон квадратного кореня, одержаний для напівпростору, не може бути застосовний для розрахунку повної тривалості затвердіння тіл з криволінійною поверхнею - циліндра і сфери. З метою обліку конфігурації тіла Н. І. Хворінов ввів в теорію твердіння поняття про приведену товщину. Він запропонував користуватися в розрахунках не абсолютними розмірами тіл, а відносинами їх об'єму до поверхні. При такому підході питання про розрахунок тривалості твердіння тіл кінцевих розмірів, зокрема складної форми, розв'язувався хоч і приблизно, але дуже просто. Співвідношення тривалості твердіння стінки, циліндра і сфери рівної товщини і радіусів складає 1:0,25:0,11.

Розрахунок для циліндрового або кульового елементу виливку проводять як для плоскої, а потім перераховують результат по приведеному вище співвідношенню. Наприклад, якщо плоска виливка твердне через 100 хв., то циліндр і куля через 25 і 11 хв. відповідно.


^ Завдання для виконання практичної роботи №2


  1. Розрахувати тривалість затвердіння плоскої виливки зі сталі, сірого чавуну, латуні (завдання №№ 1, 3, 5 табл. 2) з заданою товщиною стінки, використовуючи значення коефіцієнта твердіння отриманого методом виливання рідкого остатку. Товщину стінки виливків кожен студент вибирає з таблиці 3 відповідно до списку групи.

  2. Розрахувати тривалість затвердіння виливків, але з використанням уточнених значень коефіцієнта твердіння розрахованих по формулі Н. І. Хворінова.

  3. Розрахувати тривалість затвердіння для циліндрового і кульового елементу виливок.

  4. У висновках необхідно оцінити вплив властивостей матеріалу виливки на тривалість затвердіння.


Вимоги к оформленню практичної роботи


Практична робота повинна бути виконана на форматі А4, Times New Roman, 14, поля 2 мм. Приклад титульного листа наведено в додатку 4. Зміст (1 стор.), розрахунок затвердіння плоских виливків по рівнянню квадратного кореня та з уточненими значеннями коефіцієнта затвердіння, розрахунок затвердіння для циліндрового і кульового елементу виливків, висновки, список літератури.


Таблиця 2 – Дані для розрахунків тривалості затвердіння виливків по рівнянню квадратного кореня




завдання

Розміри і основні властивості відливання

Основні властивості матеріалу форми

Матеріал

Т форми початкова, 0С


Тлік,

К

Тсол,

К

Теплоємність, кДж/кгК

L, кДж/кгК

Щільність, кг/м3

Найменування

bф,

Вт с0,52К

K –ко

еф. затвердіння, м/с0,5



Ст35Л

20

1778

1773

0,920

259

7000

ПГФ, суха

1394

0,00167



Ст35Л

20

1778

1773

0,920

259

7000

Кокіль, СЧ10

11000

0,00334



СЧ25

20

1483

1423

0,837

263

6950

ПГФ, суха

1394

0,00089



СЧ25

20

1483

1423

0,837

263

6950

Кокіль, СЧ10

11000

0,00282



Латунь (10%Zn)

20

1320

1305

0,410

221

8000

ПГФ, суха

1394

0,00232



Латунь (10%Zn)

20

1320

1305

0,410

221

8000

Кокіль, СЧ10

11000

0,00503



Al-Si - сплав

20

864

850

1,286

372

2200

Кокіль, СЧ10

11000

0,00399



Латунь (10%Zn)

20

1320

1305

0,410

221

8000

Мідна водоохолоджувана

37000

0,00539



Ковкий чавун

20

1493

1427

0,837

263

6950

ПГФ, суха

1394

0,00141

Примітка. Тзал для наближених розрахунків можна прийняти як Тлік+1000; Ткр=0,5(Тліксол).

Таблиця 3 – Розміри виливку і температури вибивки відповідно до спис

ку групи


№№ за списком групи

Товщина виливку, мм

Температура вибивки, 0С

№№ за списком групи

Товщина виливку, мм

Температура вибивки, 0С

1.

20

390

27.

300

110

2.

30

380

28.

310

100

3

40

370

29.

320

90

4.

60

350

30.

330

80

5.

70

340

31.

340

70

6.

80

330

32.

350

60

7.

90

320

33.

360

50

8.

110

300

34.

255

110

9.

120

290

35.

265

100

10.

130

280

36.

275

90

11.

140

270

37.

285

80

12.

150

260

38.

295

70

13.

160

250

39.

305

60

14.

170

240

40.

310

50

15.

180

230

41.

105

390

16.

190

220

42.

95

380

17.

200

210

43.

85

370

18.

210

200

44.

75

350

19.

220

190

45.

65

340

20.

230

180

46.

55

280

21.

240

170

47.

45

270

22.

250

160

48.

35

260

23.

260

150

49.

125

250

24.

270

140

50.

135

330

25.

280

130

51.

145

320

26.

290

120

52.

155

300
  1   2

Схожі:

Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "А. С. Макаренко" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Василь Сухомлинський" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Софія Русова" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни 01135, м. Київ, проспект Перемоги
Міністерства освіти і науки України від 17. 04. 2009 року №341 «Про затвердження Плану дій щодо вдосконалення викладання дисципліни...
Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Петро Могила" Міністерства освіти І науки України
Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської І севастопольської міських...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської і Севастопольської...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи