Plastics_1_2_2016

w w w . p l a s t i c s . r u 18 ТЕМА НОМЕРА /ЛИТЬЕ И ЭКСТРУЗИЯ: ЧТО НОВОГО? П Л А С Т И К С № 1 - 2 ( 1 5 3 ) 2 0 1 6 Уменьшение эффективности охлаждения С ростом толщины слоя накипи δ s во время работы литьевой формы уменьшается значение коэффициента теплопередачи К Т и количество тепла Q F (4), которое способна отвести система охлаждения. Для решения этих проблем требуются высокоэффективные методы уменьшения скорости образования твердых осадков со- лей на теплопередающих поверхностях ка- налов охлаждения литьевых форм. Задача управления теплопередачей за- ключается в поддержании заданного зна- чения [ К Т ] при длительной эксплуатации литьевой формы и определении межремонт- ного пробега T γ каналов охлаждения литье- вой формы. При снижении К Т по отноше- нию к [ К Т ], а соответственно, и увеличении времени охлаждения τ 0 , становится эконо- мически нецелесообразным осуществлять процесс литья на данной форме. Скорость изменения суммы термических сопротивлений ———+ ——— определяет характер изменения К Т ( τ ). При взаимодействии теплопередающей металлической поверхности каналов охлаж- дения, например, матрицы, с водой могут протекать процессы как коррозии металла, так и кристаллизации солей из раствора с образованием продуктов, формирующих на теплопередающей поверхности канала охлаждения так называемый контактный слой. С течением времени работы литьевой формы слой приобретает более однородную структуру. Степень искажения структуры образующегося осадка по мере удаления от поверхности металла исчезает к моменту экранирования влияния геометрической и энергетической неоднородности теплопе- редающей поверхности первичным слоем осадка (рис. 3). Для расчета изменения толщины слоя осадка во времени δ s ( τ ), приводящего к увеличению температуры литьевой фор- мы Т ф ( τ ), принимается, что в начальный момент времени ( τ =0) на стенках каналов охлаждения твердые отложения отсутству- ют ( δ s =0) и температура стенки канала Т W ( z ) равна температуре охлаждающей воды [3]. Схема процесса термостатирования по- казана на рис. 4 [4]. На схеме обозначены два контура, по которым циркулирует вода. Первый — система водооборотного охлаж- дения цеха, второй — система термостати- рования. В начале работы осуществляют нагрев литьевой формы до заданной тем- пературы с помощью термостата. Во время процесса литья термостат поддерживает постоянной температуру охлаждающей воды в литьевой форме на входе в каналы охлаждения. В ходе процесса литья допол- нительно измеряется температура воды на входе и выходе из каналов охлаждения ли- тьевой формы. Рисунок 2. Распределение температур по толщине матрицы δ w и слоя накипи δ s в канале охлаждения и равновесная концентрация солей кальция Рисунок 3. Схема слоя накипи δ s (А) и изменение толщины слоя накипи во времени δ s ( τ ) (Б) R K R K ∆ T 1 ∆ T 2 ∆ T 3 q z ∆ T 1 ∆ T 2 ∆ T 3 q z δ w δ s δ w x x z z T ф T w2 T s T ф T w Распределение температур по толщине матрицы и слоя накипи в канале охлаждения Равновесная концентрация солей кальция Охлаждающая вода Однородная структура осадка Контактная зона осадка Контактный слой Контактная зона металла (Me n O m ) Плита матрицы Плита пуансона Отливка из ПМ δ s,y — удаляемый слой накипи; δ s ( τ ) — неудаляемый слой накипи; δ w ( τ ) — слой продуктов коррозии; δ s, 0 — первичный слой осадка (накипи), экранирующий электрический и геометрический рельефтеплопередающей поверхности канала охлаждения А Б δ s δ s,y δ s,0 δ s( τ ) δ w( τ ) δ w δ s δ s ( τ ) 1 λ s α ( τ )     Т ф , Т w , Т s —температуры литьевой формы (поверхности контакта формы с расплавом, поверхности контакта каналов охлаждения с осадком накипи на границе раздела накипь-хладагент соответственно, °С; q z — удельный тепловой поток от расплава, Вт/м 2 ˙ с; R к — внутренний геометрический размер канала, м; δ w — расстояние оттеплопередающей поверхности канала охлаждения матрицы литьевой формы (контакт с теплоносителем) до формообразующей поверхности матрицы (контакт с расплавом), м τ