Моделирование охлаждения кокиля с сердечником

Лукин В.А., Стулов В.В.,

Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН,

г. Комсомольск-на-Амуре, Россия

 

Simulation of the cooling die with the core. Test procedure, a description of the design cooling tube, the test results.

Методика испытаний (измерений)

Заправленная теплоносителем пробка предварительно помещается в нагретую до кипения воду (t_в = 99 ⁰С) или другую греющую среду (олово с t_о = 230 ⁰С).

Охлаждение стальной трубки как естественное, так и принудительное вентилятором с подачей в поток воздуха распыливаемой воды.

После предварительных испытаний охлаждаемая пробка помещается в кокиль.

В процессе испытаний охлаждаемой пробки осуществляется контроль температуры по высоте наружной охлаждаемой поверхности трубки с помощью бесконтактного термометра СЕМ ДТ 8812 с погрешностью измерения ± 2 %. Измерения осуществляются в 3-х точках (в начале трубки, середине и конце).

Описание конструкции охлаждаемой пробки

Трубка изготавливается из стали с толщиной стенки δ₂ = 4∙10^-3м. Длина трубки L = 0,3 м, диаметр наружный d_n = 32∙10^-3м. На наружной охлаждаемой поверхности трубки равномерно по всей её длине изготавливается нарезка глубиной h = 1∙10^-3м и шириной 1∙10^-3м.

Результаты испытаний

В табл. 1 приведены результаты измерений наружной поверхности стальной неохлаждаемой трубки пробки при различной температуре горячей воды и установившемся процессе.

Таблица 1

Результаты испытаний пробки при её разогреве в горячей воде

Т0С воды	Температура наружной поверхности трубки tт, 0С
низ	середина	верх
94,5		66,5

Из табл. 1 видно, что при температуре воды t_в = 94,5 – 99 ⁰С температура наружной поверхности трубки на всей её длине равняется t_т = 65 – 74 ⁰С. Отклонение температуры между верхней и нижней частью трубки не превышает ∆t_т = 7 – 9 ⁰С.

Перепад температур ∆t = 26 – 30 ⁰С между температурой горячей воды и стенкой трубки определяется термическим сопротивлением стальной стенки полой пробки и трубки.

В табл. 2 приведены результаты измерений наружной поверхности стальной неохлаждаемой трубки пробки при разогреве её в олове (при уровне заливки олова h = 50∙10^-3м).

Таблица 2

Результаты испытаний пробки при её разогреве в олове

Т0С олова	Температура наружной поверхности трубки tт, 0С
низ	середина	верх

Из табл.2 по сравнению с табл. 1видно, что с увеличением температуры греющей среды увеличивается расхождение температуры по длине наружной поверхности трубки ∆t_т = 30 – 33 ⁰С по сравнению с ∆t_т = 7 – 9 ⁰С (по табл. 1).

В табл. 3 приведены результаты измерений наружной поверхности стальной неохлаждаемой трубки пробки при разогреве её в алюминии в собранном кокиле при скорости воздуха 2-3 м/с и распыливании воды. Измерения проводились через 2-3 минуты после неполной заливки алюминия в кокиль.

Таблица 3

Результаты испытаний пробки при её разогреве в алюминии и охлаждении трубки водо-воздушной смесью

Т0С алюминия	Температура наружной поверхности охлаждаемой трубки пробки tт, 0С
низ	середина	верх
	Через t = 4-5 после заливки

В табл. 4 приведены результаты измерений наружной поверхности охлаждаемой стальной трубки после дополнительной заливки алюминия в кокиль и разогретой пробке.

Таблица 4

Результаты испытаний пробки при её разогреве в алюминии и охлаждении трубки водо-воздушной смесью

Т0С алюминия	Температура наружной поверхности охлаждаемой трубки пробки tт, 0С
низ	середина	верх
	Перед дополнительной заливкой алюминия
Перед дополнительной заливкой алюминия
Через t = 5 после заливки

Из табл. 3 и 4 видно, что охлаждение наружной поверхности трубки водо-воздушной смесью приводит к существенному уменьшению её температуры и выравниванию температуры по её длине.