Determination of heat transfer coefficient between AK7ch (A356) aluminum alloy casting and no-bake mold

Abstract

Коэффициент теплопередачи h определяли между цилиндрической отливкой из алюминиевого сплава АК7ч (А356) и формой из холоднотвердеющей смеси на фурановом связующем путем минимизации значения функции ошибок, отра-жающей разницу между экспериментальными и расчетными значениями температур в форме при заливке, затвердевании и охлаждении. Выше температуры ликвидуса сплава (617 °С) найденное значение коэффициента теплопередачи равно h L = 900 Вт/(м 2 ·К). Ниже температуры солидуса сплава (556 °С) коэффициент h S = 600 Вт/(м 2 ·К). Изменение величины коэффициента теплопередачи в интервалах h L = 900÷1200 Вт/(м 2 ·К) (выше температуры ликвидуса сплава) и h S = 500÷ ÷900 Вт/(м 2 ·К) (ниже температуры солидуса) практически не влияет на величину функции ошибок, которая остается в пределах ~22 °С. Показано, что допустимо использование упрощенного подхода, когда задается постоянная величина h = 500 Вт/(м 2 ·К), что приводит к ошибке 23,8 °С. Экспериментально, на примере цилиндрической отливки, подтвержде-но изменение коэффициента теплопередачи по высоте отливки, связанное с различной величиной металлостатического давления, действующего на возникающую твердую корку отливки во время ее затвердевания, что обусловливает более плотный контакт металла и формы в нижней части отливки.Ключевые слова: компьютерное моделирование литейных процессов, ProCast, коэффициент теплопередачи, холоднотвер-деющая смесь (ХТС), песчаная форма, теплофизические свойства. Bazhenov V.E., Koltygin A.V., Tselovalnik Yu.V. Determination of heat transfer coefficient between AK7ch (A356) aluminum alloy casting and no-bake moldDetermined the iHTC (interface Heat Transfer Coefficient) between AK7ch (A356) aluminum alloy casting and no-bake mold. The heat transfer coefficient is determined by minimizing the error function values, representing the difference between the experimental and calculated temperature in the mold values during pouring, solidification and cooling. Determined the values of the heat transfer coefficient above the liquidus temperature of the alloy h L = 900 W/(m 2 ·K) and below the solidus temperature h S = 600 W/(m 2 ·K). Changing of the heat transfer coefficient within h L = 900÷1200 W/(m 2 ·K) and h S = 500÷900 W/(m 2 ·K) has no sufficient effect on the error value, and it remains within ~22 °C. It was shown the usability of the simplified approach using constant heat transfer coefficient h = 500 W/(m 2 ·K), whereas error value is 23,8 °C. Changing of iHTC as function of height of the cylindrical ingot was experimentally confirmed. This owes to the different values of metallostatic pressure applied to the solid skin of the solidifying casting, leads to closer contact of the metal and mold in the bottom of the casting.Keywords: computer simulation of casting processes, ProCast, heat transfer coefficient, iHTC, no-bake, sand casting, thermal properties. Izv. vuzov. Tsvet. metallurgiya. 2016. No. 5. P. 42-51.