Устройство для измерения скорости кристаллизации расплава
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения скорости кристаллизации расплава. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит форму 11, датчик 4 в виде стержня, на которой поставлена металлическая трубка 10, подключенные к источнику тока. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СО!.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК рц G Ol N 11/! 4
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4494702/31-02 (22) 15,07„88 (46) 30,06„90. Бюл. 11 24 (71) Камский политехнический институт (72) М.С.Колесников, Н.Н.Сафронов, А,И,Якобсон, Д.А.Новоселов и В.В,Малахов (53) 531,717,3(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1272178, кл, G 01 N !1/14, 1985 °
ÄÄSUÄÄ 1575103 А 1
2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения скорости кристаллизации расплава. Цель изобретения — повышение точности измерения. Устройство содержит форму 11, датчик 4 в виде стержня, на который поставлена метал= лическая трубка 10, подключенные к ис-.
15751 03
Изобретение относится к измери0 тельной технике и может быть использовано в литейном производстве и других отраслях промышленности для опреде5 ления скорости направленной кристаллизации металлов и сплавов, Целью изобретения является повыление точности измерения скорости: кристаллизации расплава. 10
На фиг, 1 представлена принципиаль,ная схема устройства для определения скорости направленной кристаллизации отливок; на фиг, 2-4 — графики, поясня-! ющие работу устройства.
Устройство для измерения скорости кристаллизации расплава содержит шкалу 1 угла поворота, рычаг ?, подвижнуя опору 3 датчика, датчик 4 упругих деформаций, блок 5, трос б, груз
7, исполнительный механизм 8, реле
9 времени, трубку 10, форму 11„ кристаллизатор 12, неподвижную опору 13, Датчик 4 нижним концом жестко закреплен на основании формы !1. На 25 верхний свободный конец установлена трубка 10„. На упругий элемент передается крутящий момент М,„с помощью груза
7, рычага 2, троса 6 и блока 5. Другой конец рычага 2 является указателем шкалы 1, на которой дана градуировка угла закручивания Р, Исполнительный механизм 3 через реле 9 времени обеспечивает периодическое нагруже— ние датчика 4 заданным крутящим мо ментом, Датчик 4 изготавливается иэ графита или тугоплавкого металла, Fro сечение является прямоугольным с це- 40 лью избежания проворачивания в отливке. Указанное устройство позволяет проводить точные измерения скорости кристаллизации расплава без ощутимых погрешностей, поскольку между датчн- 45 ком 4 и трубой 10 всегда будет жидкий металл за счет пропускания тока между ними от источника 14 тока, Методика определения скорости направленной кристаллизации отливки по высоте от О до Н сводится к определению скорости перемещения фронта направленного эатвердевания отливки на участке от 1к=0 до 1к =10 упругого элемента, по мере продвижения фронта кристаллизации отливки вверх упругий элемент постепенно вмораживается в отливку и изменяет длину свободного конца 1».
Определение в любой момент времени скорости кристаллизации осуществляется следующим образом.
Через равные строго регламентированные промежутки времени в течение всего периода кристаллизации к отливки на всю ее высоту от О до осуществляется измерение угла упругого элемента, который в данный период времени полностью от О до Н вмораживается в отливку, затем строят график функции туры и свойств отливки, так и для определения неравновесного солидуса и построения термокинетических диаграмм.
Анализ уравнения (1) показывает что в начальный момент времени, когда л
h = О и "0 =О,угол < определяется из выражения (P =k(H-О) =k10, т, е, соот"о ветствует максимальному значения, показанному на тарировочном графике °
В конце затвердевания при „ = ок, л
h=H угол Р будет равен нули, а при
Н Н 1Н 110
h=- <„ll =k(H --) = — = — — так как
2 2 - 7
Н по условию равно 1О, Следовательно, при постоянной ско— рости эатвердевания отливки графики функций (=1 1 и (=1 (Н-h„) идентичны, представляют собой прямые линии и накладываются друг на друга (фиг,3), В данном случае скорость кристаллизации определяется из соотношения
hк к л )
"л (2) где RX — скорость кристаллизации;
Ь к — величина, определенная по графику в интервале от
0 до Н при известном вреи. мени ьк, При этом функция hx R „с „линейная.„
Линейный закон кристаллизации является частным случаем, При непрерывной кристаллизации в условиях направленного теплоотвода скорость продвижения фронта кристаллизации, С -„ = 1 (1„) — 1 (Н-1„), определяют по графику величину слоя эакристаллизовавшегося расплава h z npu л любом „, вычисляют скорость кристаллизации, Оценка скорости кристаллизации необходима как для прогнозирования струк,1575>0 как правило, изменяется по сложному закону, В начальный момент скорость крис -- таллизации высокая, а по мере уменьшения теплоотвода эа счет удаления фронта кристаллизации от кристаллиэатора скорость уменьшается, Поскольку в реальных условиях направленной л кристаллизации функция h>=R „с „нелинейная, то, соответственно, функция
< > =k(H-h ) также нелинейная. В дан-|ЬХ х ном случае, чтобы определить толщину закристаллизовавшегося слоя h > эа время с (при равномерной шкале времени на участке затвердевания всей отливки от О до Н), необходимо в исследуемый момент времени (точка А, фиг.4) восстановить перпендикуляр до пересечения с пунктирной линией функ- 2О ции g „=k(H-h<) (точка В, фиг,4), затем провести горизонтальную линию до пересечения со сплошной гинией функции (f =kl тарировочного графика (фиг.4) и опустить перпендикуляр на 25 ось Н. При этом точка пересечения Н показывает искомую величину h» соотг ветствующую времени. . Скорость кристаллизации определяется иэ формулы (2).
Предлагаемый способ позволяет построить график распределения скорости направленной кристаллизации отливки на всем протяжении продвижения фронта кристаллизации от 0 до Н, Формула изобретения
Устройство для измерения скорости кристаллизации расплава содержа" щее форму, закрепленный одним концом датчик упругих деформаций в основании формы в виде стержня, другой конец которого посредством механической передачи соединен с измерительным и тарирующим приборами, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения скорости кристаллизации, оно снабжено источником тока и металлической трубкой, причем стержень соосно вставлен в металлическую трубу, диаметр которой больше наибольшего размера сечения стержня, а стержень и трубка соединены с источником тока.! 575 1 03 к(Н h ) Фиг. 4
Составитель А.Абросимов
Редактор Л.Веселовская Техред М.Дидык Корректор Т,Палий
Тираж 490
Заказ 1781
Подписное
ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
