Математична модель теплопереносу в системі «заморожена ливарна форма – протипригарне покриття – метал» на основі клітинних автоматів
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.71.2025.21Ключові слова:
заморожена ливарна форма, клітинні автомати, теплообмінні процеси, протипригарне покриттяАнотація
Розроблено математичну модель теплопере-носу в системі «заморожена ливарна форма – протипригарне покриття – метал» на основі клітинних автоматів. Моделювання пере-носу теплової енергії здійснюється на базі спеціальної модифікації методу стохастичних збудливих клітинних автоматів (Stochastic Excitable Cellular Automata – SECA). На підставі математичної моделі проведено розрахунки теплопереносу в системі «заморожена ливарна форма – протипригарне покриття – метал». Для визначення температур клітинних автоматів на нульовому кроці чисельно-го експерименту для кожного з них задаються початкові значення температури, величини теплопровідності, теплоємності. Потім на кожному n-му часовому кроці обчислюється нове значення температури автомата з урахуванням теплових потоків з боку кожного сусіднього автомата.При аналізі тепломасопереносу необхідно враховувати витрати тепла на плавлення та випаровування води, а також виділення тепла при конденсації вологи. Теплоту плавлення льоду та випаровування води враховували шляхом збільшення питомої теплоємності форми в інтервалі температур плавлення.Проведені дослідження дозволили експериментально підтвердити адекватність математичної моделі теплопереносу в системі «заморожена ливарна форма – протипригарне покриття – метал» на основі клітинних автоматів. Дослідження проводилися за допомогою сплаву АК5М2 при литті в заморожени ливарні форми з про-типригарним покриттям.Представлена номограма для визначення мінімальної товщини замороженого стрижня залежно від товщи-ни стінки виливки та температури охолодження форми. Описано метод вибору параметрів за номограмою. Отримана математична залежність глибини прогріву форми (стрижня) до -5,0 °С від товщини стінки виливка. При цій температурі міцність замороженої форми (стрижня) порівнюється з міцністю піщано-глинистої форми.
Завантаження
Посилання
Zamyatin, N. I., Lysenko, T. V., Kreitzer, K. A., & Bondar, A. A. (2013). Obtaining castings in frozen molds under low pressure. Eastern-European Journal of Advanced Technologies, 2/5(62), 50–54.
Solonenko, L.I., & Repiakh, S.I. (2021). Production of casting molds by steam-microwave solidification from models made of frozen sand-water mixtures. Metal and Casting of Ukraine, 29(1 (324)), 38–45.
Toffoli, T., & Margolus, N. (1987). Cellular Automata Machines: A New Environment for Modeling. Cambridge, MA: The MIT Press.
Salcido, A., de Oliveira, A.S.S., Ritchie, G.A.D., & Sloot, P.M.A. (Eds.). (2011). Cellular Automata. London: Springer-Verlag. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-84996-217-9.
Tarasevich, N.I., Korniets, I.V., Shinsky, O.I., & Vasiliev, O.I. (2000). Modeling heat transfer processes in frozen molds. Casting Processes, (2), 61–64.
Wolfram, S. (2004). Twenty Years of Complex Systems. Complex Systems, 15(1), 1–3. DOI: 10.25088/ComplexSystems.15.1.1.
Veinik, A.I. (1956). Testing die coatings for thermal conductivity. Leningrad: Mashgiz.
Lyutyi, R.V., & Huriia, I.M. (2020). Molding materials. Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute.
Zamyatin, M.I., Lysenko, T.V., Tur, M.P., & Danilova, K.O. (2024). Analysis of heat transfer processes in the “metal − anti-adhesive coating − frozen mold” system. Metal and Casting of Ukraine, 32(2), 41–45. DOI: 10.15407/steelcast2024.02.005.
Shynskyi, O. Y., Lysenko, T. V., Prokopovych, I. V., Zamiatin, M. I., & Solonenko, L. I. (2017). Low-Temperature foundry molds. Odesa: Feniks.
