Введение
1. Современное состояние технологии производства деталей из металлических монокристаллов
1.1. Производство деталей с монокристаллической структурой
1.2. Структура металлического монокристалла,
получаемого методом направленной кристаллизации
1.3. Дефекты структуры монокристаллических отливок
1.4. Математические модели теплофизики формирования монокристаллической отливки
1.5. Выводы к главе 1
2. Математическая модель теплофизики формирования монокристаллической отливки
2.1. Основные допущения
2.2. Уравнение переноса тепловой энергии в неоднородной анизотропной среде
2.3. Краевые условия
2.4. Метод эффективной теплопроводности в усадочном зазоре
2.5. Численная реализация математической модели
3. Экспериментальное определение теплофизических характеристик материалов
3.1. Стенд для комплексного определения теплофизических характеристик
3.2. Квазилинейный метод определения теплофизических характеристик
3.3. Результаты измерений
3.4. Оценка погрешности эксперимента
4. Проверка адекватности математической модели и верификация алгоритма
4.1. Проверка адекватности математической модели
4.2. Проверка реализации метода продольнопоперечных прогонок
4.3. Применение сквозного счета для анализа температурного поля системы, имеющей участки с радиационным механизмом теплопередачи
4.4. Выводы к главе 4
5. Анализ влияния технологических факторов
на формирование структуры монокристалла
5.1. Тепловой узел
5.1.1. Влияние температуры печи подогрева формы
и скорости выдвижения формы
5.1.2. Влияние температуры жидкометаллического охладителя
5.1.3. Влияние высоты графитового экрана
5.1.4. Влияние высоты зазора между графитовым экраном
и жидкометаллическим охладителем
5.2. Геометрические параметры отливки и оболочковой формы
5.2.1. Влияние толщины стенки оболочковой формы
5.2.2. Влияние высоты дна оболочковой формы
5.2.3. Влияние радиуса отливки
5.3. Влияние теплофизических свойств оболочковой формы
5.3.1. Коэффициент теплопроводности
5.3.2. Степень черноты
5.4. Радиационное охлаждение
5.5. Практические рекомендации
5.6. Оценка эффекта применения математической модели
5.7. Выводы к главе 5
Заключение
Приложение 1. Определение угловых коэффициентов для расчета радиационного теплообмена
в цилиндрической полости
Приложение 2. Акт внедрения результатов диссертационной работы
Библиографический список
Список публикаций
Основные обозначения
Физические константы
9, мс ускорение свободного падения
а0 5,8 ВтмК4 постоянная СтефанаБольцмана.
Физические свойства
X коэффициент теплопроводности, Втм1К1
а коэффициент температуропроводности, м с р плотность, кгм3 с удельная теплоемкость, ДжкгК1 е степень черноты материала,
V кинематическая вязкость, м2сч
Ь удельная теплота плавления, Джкг1
3 коэффициент объемного расширения, К1.
Другие обозначения
т время, с
Г абсолютная температура, К
плотность теплового потока, Вт м2
а коэффициент теплоотдачи, Втм К ь приведенная степень черноты
1 относительная доля твердой фазы
Ькр толщина двухфазной зоны, м
5 толщина усадочного зазора между отливкой и формой, м
9 угол отклонения фронта кристаллизации от горизонтали, град 7 градиент температуры на фронте кристаллизации
и скорость продвижения фронта кристаллизации, мс скорость выдвижения оболочковой формы из зоны нагрева, мс1.
Геометрические характеристики
Г граница
г, , ф цилиндрические координаты
радиус
Н высота
2 радиальный и аксиальный шаги разностной сетки, м.
Индексы
ван ванна с жидкометаллическим охладителем эфф эффективный о отливка ф форма пр прибыль
охл жидкометаллический охладитель экр экран
кам вакуумная камера
сол иду с
ликвидус i жидкая фаза твердая фаза.
Аббревиатуры
ГТД газотурбинный двигатель
ППФ печь подогрева форм
САПР система автоматического проектирования
ТФХ теплофизические характеристики.
Введение
Технический прогресс в области авиационных газотурбинных двигателей в значительной степени определяется качеством и эксплуатационными характеристиками наиболее ответственных деталей лопаток, которые в настоящее время изготавливают методами литья по выплавляемым моделям из специальных никелевых жаропрочных сплавов. Практика изготовления лопаток показала, что в отливках, получаемых данным способом, обнаруживается более десятка различных дефектов. Существующие методы термической обработки годных лопаток не обеспечивают получение стабильного фазового состава и структуры. При неудачно выбранных параметрах процесса кристаллизации возникают дефекты кристаллической структуры, которые приводят к снижению выхода годного.
Актуальность
- Київ+380960830922