Моделирование недоливов при литье отливок из сплава АК7 в формы из ХТС

Целью работы являлось нахождение значений коэффициента теплопередачи и критической доли твердой фазы, при которой будет наблюдаться совпадение между недоливами, в отливках полученными экспериментально и при математическом моделировании процесса заливки.

Для определения значений критической доли твёрдой фазы и коэффициента теплопередачи была произведена заливка спиральных проб из сплава АК7 при температурах 810°С, 740°С и 670°С.Форма изготавливалась из холодно-твердеющей смеси. В плоскость разъема и в заливочную чашу устанавливали термопары.

Моделирование производили в программе ProCast 2016 со значениями коэффициента теплопередачи выше температуры ликвидуса h_L от 600 до 2100 Вт/м²K с интервалом 300 Вт/м²K. Ниже температуры солидуса значение коэффициента теплопередачи было задано равным h_S= 600. Вт/м²K.

Увеличение скорости охлаждения способствует снижению доли твердой фазы соответствующей точке когерентности. Скорость охлаждения составила ≈3 К/с. Для этой скорости охлаждения значения точки когерентности находятся в интервале f_S^coh=0,1-0,15. На графике(рис.1, а)представлены расчетные значения длин спиралей при значениях точки когерентности 0,1-0,15 в зависимости от коэффициента теплопередачи выше температуры ликвидуса для температуры заливки 670°С. Также на графике представлены экспериментальные значения длин спиральных проб. Экспериментальная длина спирали совпадает с расчетной при значении коэффициента теплопередачи выше температуры ликвидуса 1200 Вт/м²K для всех температур заливки.

Для проверки найденных значений коэффициента теплопередачи и критической доли твёрдой фазы была произведена заливка реальной отливки из сплава АК7 при температурах 630°С, 650°С, 670°С. Для все трех температур наблюдалось неплохое совпадение расположения недоливов (рис. 1, б и в). 

Рисунок 1 - Сравнение расчетных и экспериментальных длин спиралей при значении точки когерентности 0,1-0,15 в зависимости от коэффициента теплопередачи выше температуры ликвидуса для температуры заливки 670°С (а). Сравнение расчетного положения недоливов с экспериментальным при температурах заливки 630°С(б) и 650°С(в)