ВПЛИВ МАСОВОГО СПІВВІДНОШЕННЯ АРМУЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ТА МАТРИЧНОГО СПЛАВУ НА ФОРМУВАННЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ВИЛИВКА: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33
To obtain of castings with special functional properties, metal alloys are reinforced by necessary components in the liquid phase state. To solve an important technological problem when combining the components of a reinforced system regarding formation reliable connection at the boundary "rein...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/205 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Casting Processes |
Institution
Casting Processes| id |
oai:ojs2.localhost:article-205 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Casting Processes |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2023-11-30T08:35:02Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
армований виливок процес теплопередачі математичне та комп’ютерне моделювання |
| spellingShingle |
армований виливок процес теплопередачі математичне та комп’ютерне моделювання Тарасевич, М.І. Шинський, О.Й. Шалевська, І.А. Корнієць, І.В. ВПЛИВ МАСОВОГО СПІВВІДНОШЕННЯ АРМУЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ТА МАТРИЧНОГО СПЛАВУ НА ФОРМУВАННЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ВИЛИВКА: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33 |
| topic_facet |
армований виливок процес теплопередачі математичне та комп’ютерне моделювання reinforced ingot heat transfer process mathematical and computer simulation |
| format |
Article |
| author |
Тарасевич, М.І. Шинський, О.Й. Шалевська, І.А. Корнієць, І.В. |
| author_facet |
Тарасевич, М.І. Шинський, О.Й. Шалевська, І.А. Корнієць, І.В. |
| author_sort |
Тарасевич, М.І. |
| title |
ВПЛИВ МАСОВОГО СПІВВІДНОШЕННЯ АРМУЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ТА МАТРИЧНОГО СПЛАВУ НА ФОРМУВАННЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ВИЛИВКА: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33 |
| title_short |
ВПЛИВ МАСОВОГО СПІВВІДНОШЕННЯ АРМУЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ТА МАТРИЧНОГО СПЛАВУ НА ФОРМУВАННЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ВИЛИВКА: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33 |
| title_full |
ВПЛИВ МАСОВОГО СПІВВІДНОШЕННЯ АРМУЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ТА МАТРИЧНОГО СПЛАВУ НА ФОРМУВАННЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ВИЛИВКА: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33 |
| title_fullStr |
ВПЛИВ МАСОВОГО СПІВВІДНОШЕННЯ АРМУЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ТА МАТРИЧНОГО СПЛАВУ НА ФОРМУВАННЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ВИЛИВКА: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33 |
| title_full_unstemmed |
ВПЛИВ МАСОВОГО СПІВВІДНОШЕННЯ АРМУЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ТА МАТРИЧНОГО СПЛАВУ НА ФОРМУВАННЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ВИЛИВКА: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33 |
| title_sort |
вплив масового співвідношення армуючого елемента та матричного сплаву на формування гетерогенного виливка: procesi littâ, 2023, vol 3 (153), 25-33 |
| title_alt |
INFLUENCE OF THE MASS RATIO OF THE REINFORCEMENT ELEMENT AND MATRIX ALLOY FOR FORMING HETEROGENEOUS CASTING: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33 |
| description |
To obtain of castings with special functional properties, metal alloys are reinforced by necessary components in the liquid phase state. To solve an important technological problem when combining the components of a reinforced system regarding formation reliable connection at the boundary "reinforcing element - matrix alloy" in the article, the change in the thermal state of the reinforced casting depending on the mass ratio of reinforcing elements and matrix alloy, which was varied from 10% to 50%, was investigated using mathematical and computer modeling methods. A cylindrical casting made of 35L steel with a diameter of 100 mm and a height of 200 mm, reinforced with cylindrical metal elements made of 20L steel with a diameter of 10 mm, was chosen as the object of the study. The initial temperature of the reinforcing elements was 20 °C; the pouring temperature of the matrix alloy was 1600 °C. The computational experiment was performed using a representative volume that corresponds to the studied casting. The thermophysical features of the interaction of the liquid and solid phases during the formation of a heterogeneous casting with the appropriate mass ratio of the components have been established. Based on the results of a computational experiment, the article provides graphical dependences of the temperature changes of the reinforcing element and metal during the formation of the casting and the thickness of the layer of metal that has frozen on the reinforcing element, when its volume fraction changes. The analysis of change of temperature of the liquid metal and the reinforcing element showed that the heat flow is sent to the heating of the reinforcing element. After a certain time a temperature is established in the "reinforcing phase — liquid metal" system, the value of which depends on the percentage of the reinforcing phase content. A series of computational experiments made it possible to establish that with a reinforcing phase content of up to 13 percent, the surface of the reinforcing element reaches the solidus temperature of the liquid metal in 2.25 seconds. Thus, the reinforcing element is in a two-phase state, and the reinforcing phase accelerated the heat and mass exchange processes and was not fixed as a reinforcing element in the casting. A reliable diffusion connection with the matrix alloy is ensured at a reinforcement content of 18% to 31.5%, while the surface of the reinforcing element acts as the center of crystallization. Increasing the reinforcing metal phase by more than 32 percent during gravity pouring of metal is impractical, because then the conditions for the effective connection of the reinforcing and liquid phase in the solidification process will not be provided. The obtained results can be used in the production of castings with special functional properties. |
| publisher |
National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/205 |
| work_keys_str_mv |
AT tarasevičmí influenceofthemassratioofthereinforcementelementandmatrixalloyforformingheterogeneouscastingprocesilitta2023vol31532533 AT šinsʹkijoj influenceofthemassratioofthereinforcementelementandmatrixalloyforformingheterogeneouscastingprocesilitta2023vol31532533 AT šalevsʹkaía influenceofthemassratioofthereinforcementelementandmatrixalloyforformingheterogeneouscastingprocesilitta2023vol31532533 AT korníêcʹív influenceofthemassratioofthereinforcementelementandmatrixalloyforformingheterogeneouscastingprocesilitta2023vol31532533 AT tarasevičmí vplivmasovogospívvídnošennâarmuûčogoelementatamatričnogosplavunaformuvannâgeterogennogovilivkaprocesilitta2023vol31532533 AT šinsʹkijoj vplivmasovogospívvídnošennâarmuûčogoelementatamatričnogosplavunaformuvannâgeterogennogovilivkaprocesilitta2023vol31532533 AT šalevsʹkaía vplivmasovogospívvídnošennâarmuûčogoelementatamatričnogosplavunaformuvannâgeterogennogovilivkaprocesilitta2023vol31532533 AT korníêcʹív vplivmasovogospívvídnošennâarmuûčogoelementatamatričnogosplavunaformuvannâgeterogennogovilivkaprocesilitta2023vol31532533 |
| first_indexed |
2025-09-24T17:41:04Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:41:04Z |
| _version_ |
1851757170755895296 |
| spelling |
oai:ojs2.localhost:article-2052023-11-30T08:35:02Z INFLUENCE OF THE MASS RATIO OF THE REINFORCEMENT ELEMENT AND MATRIX ALLOY FOR FORMING HETEROGENEOUS CASTING: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33 ВПЛИВ МАСОВОГО СПІВВІДНОШЕННЯ АРМУЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ТА МАТРИЧНОГО СПЛАВУ НА ФОРМУВАННЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ВИЛИВКА: Procesi littâ, 2023, Vol 3 (153), 25-33 Тарасевич, М.І. Шинський, О.Й. Шалевська, І.А. Корнієць, І.В. армований виливок процес теплопередачі математичне та комп’ютерне моделювання reinforced ingot heat transfer process mathematical and computer simulation To obtain of castings with special functional properties, metal alloys are reinforced by necessary components in the liquid phase state. To solve an important technological problem when combining the components of a reinforced system regarding formation reliable connection at the boundary "reinforcing element - matrix alloy" in the article, the change in the thermal state of the reinforced casting depending on the mass ratio of reinforcing elements and matrix alloy, which was varied from 10% to 50%, was investigated using mathematical and computer modeling methods. A cylindrical casting made of 35L steel with a diameter of 100 mm and a height of 200 mm, reinforced with cylindrical metal elements made of 20L steel with a diameter of 10 mm, was chosen as the object of the study. The initial temperature of the reinforcing elements was 20 °C; the pouring temperature of the matrix alloy was 1600 °C. The computational experiment was performed using a representative volume that corresponds to the studied casting. The thermophysical features of the interaction of the liquid and solid phases during the formation of a heterogeneous casting with the appropriate mass ratio of the components have been established. Based on the results of a computational experiment, the article provides graphical dependences of the temperature changes of the reinforcing element and metal during the formation of the casting and the thickness of the layer of metal that has frozen on the reinforcing element, when its volume fraction changes. The analysis of change of temperature of the liquid metal and the reinforcing element showed that the heat flow is sent to the heating of the reinforcing element. After a certain time a temperature is established in the "reinforcing phase — liquid metal" system, the value of which depends on the percentage of the reinforcing phase content. A series of computational experiments made it possible to establish that with a reinforcing phase content of up to 13 percent, the surface of the reinforcing element reaches the solidus temperature of the liquid metal in 2.25 seconds. Thus, the reinforcing element is in a two-phase state, and the reinforcing phase accelerated the heat and mass exchange processes and was not fixed as a reinforcing element in the casting. A reliable diffusion connection with the matrix alloy is ensured at a reinforcement content of 18% to 31.5%, while the surface of the reinforcing element acts as the center of crystallization. Increasing the reinforcing metal phase by more than 32 percent during gravity pouring of metal is impractical, because then the conditions for the effective connection of the reinforcing and liquid phase in the solidification process will not be provided. The obtained results can be used in the production of castings with special functional properties. Для одержання виливків зі спеціальними функціональними властивостями металеві сплави армують необхідними компонентами у рідкофазному стані. Для вирішення важливої технологічної проблеми при поєднанні компонентів армованої системи щодо утворення надійного зв’язку на межі «армуючий елемент – матричний сплав» у статті методамиматематичного та комп’ютерного моделювання досліджено зміну теплового стану армованого виливка в залежності від масового співвідношення армуючих елементів та матричного сплаву (10 50 )%. Об’єктом дослідження обрано циліндричний виливок зі сталі 35Л діаметром 100 мм та висотою 200 мм, армований металевими циліндричними елементами зі сталі 20Л діаметром 10 мм. Початкова температура армуючих елементів становила 20 °С, температура заливання матричного сплаву – 1600 °С. Обчислювальний експеримент проводили з використанням представницького об’єму, який відповідає досліджуваному виливку. Установлено теплофізичні особливості взаємодії рідкої й твердої фаз при формуванні гетерогенного виливка при відповідному масовому співвідношенні компонентів. За результатами обчислювального експерименту у статті наведено графічні залежності зміни температури армуючого елемента та металу під час формування виливка й товщини шару металу, що наморозився на армуючому елементі, при зміні його об’ємної частки. Аналіз зміни температур рідкого металу та армуючого елемента показав, що тепловий потік направлений на розігрів армуючого елемента. Через певний час у системі «армуюча фаза — рідкий метал» встановлюється температура, величина якої залежить від відсотка вмісту армуючої фази. Серія обчислювальних експериментів дозволила встановити, що при вмісті армуючої фази до 13 % поверхня армуючого елемента досягає температури солідус рідкого металу за 2,25 с. Таким чином, армуючий елемент перебуває у двофазному стані, а армуюча фаза прискорила тепломасообмінні процеси і не зафіксувалась як армуючий елемент у виливку. Надійний дифузійний зв’язок із матричним сплавом забезпечується при вмісті армування від 18 % до 31,5 %, при цьому поверхня армуючого елемента виступає центром кристалізації. Підвищення армуючої металевої фази на понад 32 % при гравітаційному заливанні металу є недоцільним, тому що тоді не будуть забезпечені умови для ефективного з’єднання армуючої та рідкої фази в процесі тверднення. Одержані результати можуть бути використані при виробництві виливків зі спеціальними функціональними властивостями. National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2023-08-28 Article Article application/pdf https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/205 10.15407/plit2023.03.025 Casting processes; Casting processes №3 (153) 2023; 25-33 Процеси лиття; Процеси лиття №3 (153) 2023; 25-33 2707-1626 0235-5884 uk https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/205/212 Авторське право (c) 2023 М.І. Тарасевич, О.Й. Шинський, І.А. Шалевська, І.В. Корнієць https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |