Формирование структуры слитка при струйном напылении

Ульшин С.В., Ульшин В.И.

Институт проблем материаловедения, Киев, Украина

[email protected]

Струйное формование (СФ) является современным процессом, с помощью которого получают изделия из большого числа металлов и сплавов. В ходе СФ струя жидкого металла распыляется газом, и образовавшийся поток капель осажда- ется на двигающуюся определенным образом подложку. В результате этого осаж- дения образуется сплошной быстро закристаллизованный слиток. Качественные характеристики получаемых СФ отливок (пористость, ликвация, микроструктура и т.д.) определяются охлаждением и затвердеванием слитка. Поэтому важно показать тепловую предысторию СФ слитка, которая поможет лучше понять процессы ох- лаждения и затвердевания.

Для плоского слитка тепловой поток при СФ можно принять одномерным ввиду того, что длина и ширина значительно больше, чем толщина (высота) в на- правлении СФ. Расчет теплового поля затвердевания слитка при СФ проводили с помощью одномерного уравнения Фурье:

¶ T =¶ ⎛ k ¶ T ⎞

¶t ¶ z ⎜ ¶ z ⎟

⎝ ⎠

где T – температура, t – время, z – толщина, k – теплопроводность.

Граничные условия:

слиток - подложка:

поток капель - слиток:

- k ¶ T

¶t

k ¶ T

¶t

= h (Tsub - T 0),

= h (T exp- Tg),

где T sub – температура подложки, T 0 – температура слитка вблизи подложки, T exp – температура верхней части слитка, T g – температура распыляющего газа, h – коэф- фициент теплопередачи.

а б

Рис. Расчетные температурные поля центральной части слитка инструментальной стали Р2АМ5 в процессе СФ напыления (а) и последующего охлаждения (б)

Дата добавления: 2017-01-14