کنترل سرعت انجماد جهت نیل به ریز ساختار متقارن چدن چاییده به به کمک حل معادله انتقال حرارت

کنترل سرعت انجماد در فرایند ریخته گری همواره از اصلی ترین دغدغه های مهندسان و صنعتگران بوده است به ویژه در ریخته گری چدن، این پارامتر تأثیر چشمگیری بر ریز ساختار و در نتیجه خواص مکانیکی قطعه تولید شده دارد. در چنین قطعاتی با افزایش سرعت انجماد، ریز ساختار طی یک استحاله از چدن خاکستری به چدن سفید تبدیل می شود که به آن چدن چایییده می گویند. این استحاله منجر به افزایش استحکام، مقاومت در برابر سایش و کاهش چقرمگی قطعه ریخته گری می گردد. در این مقاله سعی شده است که شرایط مرزی برای استوانه توخالی به گونه ای اتخاذ گردد که لایه ای به ضخامت مشخص از محیط بیرونی قطعه کار، چدن سفید و بقیه چدن خاکستری باشد. جهت نیل به این هدف، معادله انتقال حرارت تغییر فاز چدن حل شده است. به دلیل وجود تغییر فاز و مقادیر مرزی متحرک، معادله انتقال حرارت مذکور از نوع جزئی بوده و در نتیجه باید به روش غیر خطی حل گردد. جهت حل این معادله از روش اغتشاش هموتوپی استفاده شده است و در نهایت با حل معادله انتقال حرارت در حالت خاص به روش تحلیلی، نتایج دو روش تحلیلی و نیمه تحلیلی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که تطابق بسیار مناسبی بین دو حل انجام گرفته وجود دارد.

کلیدواژه ها:

ریخته گری ، چدن چاییده ، انتقال حرارت ، مقاومت به سایش ، روش اغتشاش هورموتوپی